Khả năng của một ăng ten cực kỳ định hướng


7

Tôi còn khá mới mẻ với công nghệ RF, nhưng một ứng dụng tìm hướng đã xuất hiện trong đó một ăng ten định hướng cao có thể cung cấp một giải pháp thuận tiện, vì vậy tôi bắt đầu tìm kiếm các ăng ten như vậy.

Hầu hết, như ăng-ten Yagi, có thể được mua dường như có các mẫu khuếch đại không tập trung lắm, với độ rộng dải tần nửa công suất không dưới 30 độ, thường lớn hơn nhiều.

Có thể thiết kế ăng-ten PCB (hoặc cách khác là mua ăng-ten được chế tạo sẵn) với mẫu bức xạ rất hẹp / tập trung - Lý tưởng nhất là tôi đang tìm một ăng-ten nhỏ (kích thước <10 cm) với độ rộng nửa công suất dưới 10 độ ? Giả sử bất kỳ tần số truyền giữa, ví dụ, 433 Mhz lên đến 10 GHz là chấp nhận được (vì ứng dụng này có một số độ trễ trong trường hợp này).

Những từ khóa nào tôi nên nghiên cứu cho điều này, hoặc những ăng ten như vậy là không thể do những hạn chế khoa học?

Ví dụ: Wikipedia chứa hình ảnh này trong một bài viết về mẫu bức xạ, nhưng tôi chưa thể tìm thấy ăng-ten có mẫu thuận lợi như vậy:

nhập mô tả hình ảnh ở đây


1
Bạn thậm chí không chỉ định tần số nào bạn muốn ăng-ten - kích thước ăng-ten chủ yếu phụ thuộc vào tần số! Bạn cũng không xác định lý do tại sao bạn cần một ăng ten định hướng. Là nó để tìm hướng, hoặc cho hoạt động bình thường?
jcoppens

@jcoppens: Tôi đã thêm các chi tiết này; nhưng thẳng thắn, như đã nói trước đây, tần số truyền là một biến mở trong trường hợp của tôi. Tôi muốn cung cấp càng nhiều tự do càng tốt để giải quyết các ràng buộc khác, đặc biệt là kích thước ăng-ten nhỏ và tất nhiên là băng thông hẹp.
boardbite

@jcoppens: Và vâng, ứng dụng liên quan đến tìm hướng. Có suy nghĩ gì không?
boardbite

Chỉ đạo tốt hơn sẽ được thực hiện bằng cách sử dụng một món ăn hoặc một hình xoắn ốc nhưng nó có thể chứng minh một thách thức để phù hợp với điều này trên pcb.
captcha

Có lẽ bạn đang tìm kiếm "mẫu bức xạ ăng ten lưới"?
davidcary

Câu trả lời:


5

Yêu cầu của bạn sẽ không bao giờ được đáp ứng.

Một ăng ten bát đĩa là tốt nhất để cung cấp trọng tâm và nếu bạn nhìn vào Voyager II, nó đã sử dụng một đĩa 3,7 mét ở khoảng 3 GHz. Điều này sẽ cho chiều rộng nửa chùm tia 3dB khoảng 0,91 độ.

Tôi đang sử dụng ví dụ về Voyager II vì họ sẽ không gửi thứ gì đến các hành tinh chưa được nghĩ đến (những chiếc nhẫn được loại trừ khỏi tuyên bố này).

Ở tốc độ 1 GHz, góc nửa chùm này tăng lên 2,74 độ

Ở tốc độ 1 GHz và một đĩa 1m, điều này tăng lên 10,2 độ

Xem máy tính này để kiểm tra. Để giúp bạn có thêm ý tưởng về việc này, hãy làm theo các quy tắc sau: -

  • Nếu bạn tăng gấp đôi tần số, mức tăng của ăng ten sẽ tăng gấp bốn lần.
  • Nếu bạn tăng gấp đôi tần số, độ rộng chùm của ăng ten sẽ giảm một nửa.
  • Nếu bạn tăng gấp đôi đường kính ăng-ten (giữ tần số như nhau), mức tăng của ăng-ten sẽ tăng gấp bốn lần.
  • Nếu bạn tăng gấp đôi đường kính ăng-ten (giữ tần số như nhau), độ rộng chùm của ăng-ten sẽ giảm một nửa.

2

Thật dễ dàng để tính toán băng thông hẹp nhất có thể từ cấu trúc ăng ten. Điều này sẽ cho bạn một ý tưởng về ăng ten kích thước cần thiết để đạt được độ rộng chùm nhất định.

Bạn cần biết kích thước của ăng ten và bước sóng. Vẽ chế độ xem hai chiều của hình dạng sóng bắt sóng trên ăng ten. Tìm ra góc nhỏ nhất mà sóng ở rìa sẽ lệch pha 180 độ với sóng ở giữa. Đây là góc của null đầu tiên, băng thông 3dB có thể bằng khoảng một nửa.

Phương pháp này là cho ăng ten phẳng. Anten sóng chậm (yagi, xoắn, que điện môi) có diện tích hiệu dụng lớn hơn diện tích vật lý phía trước của chúng. Nhưng đừng mong đợi một bữa trưa miễn phí ở đây.

Một gợi ý mặc dù: Tra cứu một thứ gọi là ăng ten đơn cực.

Nó được tạo ra từ hai ăng ten thuộc loại nào đó, được kết nối với một mạng tổng và hiệu. Kênh tổng hợp chỉ có mô hình kết hợp của hai ăng ten, vẫn khá rộng. Nhưng kênh khác biệt có giá trị vô tuyến rất hẹp, nếu tín hiệu đủ mạnh.


2

Đối với ăng-ten parabol điển hình (bao gồm ăng-ten lưới và ăng-ten đĩa rắn), một quy tắc chung

B = k λ / ngày

Ở đâu

  • B = độ rộng nửa công suất tính theo độ
  • = bước sóng
  • d = đường kính ăng ten
  • k = hệ số chiếu sáng anten, thường là gần 70

Tôi đang tìm một ăng-ten nhỏ (kích thước <10 cm) với độ rộng nửa công suất dưới 10 độ

Sắp xếp lại các điều khoản trong công thức trên, tôi nhận được

= B d / k = ~ 10 độ * 0,10 m / 70 ~ = 0,011 m

tần số = c / & lambda ~ = (3e8 m / s) / (0,011 m) ~ = 21 gigahertz

cung cấp tần số 21 gigahertz. Làm cho kích thước d và băng thông B nhỏ hơn sẽ tăng tần số cần thiết.

Nếu ăng-ten của bạn có kích thước nhỏ, bạn không thể vượt qua các giới hạn vật lý cơ bản đối với độ rộng và độ rộng của nó, bất kể đó là Yagi, parabol, log-period hay bất kỳ loại ăng-ten nào khác. Xem Randy Bancroft. "Giới hạn kích thước cơ bản của ăng ten: Đảm bảo kích thước ăng ten phù hợp trong thiết kế thiết bị di động" .

tìm hướng

Nhiều săn phátphát hiện chỉ đạo hệ thống, chẳng hạn như những người sử dụng trong các môn thể thao nghiệp dư phát hiện hướng phát thanh , tìm sự chỉ đạo của một số truyền bằng cách xoay ăng ten để (counterintuitively) tìm ra tín hiệu tối thiểu ( "null vị trí"), chứ không phải là tín hiệu tối đa mà người ta có thể mong đợi. Các null là sắc nét hơn (và vì vậy dễ dàng tìm thấy một hướng chính xác) hơn mức tối đa cho hầu hết các ăng-ten (tất cả?).


1
Đó là 21 GHz, không quá khó!
tomnexus

@tomnexus: Rất tiếc, bạn nói đúng. Một vài mệnh lệnh cường độ giữa những người bạn là gì? Có lẽ nó không hoàn toàn là không thể như tôi nghĩ.
davidcary
Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.