Kiểm soát hướng hoặc đường sóng RF

Tôi có một mô-đun rf truyền từ ăng-ten. Như bạn thấy trong Hình 1, tôi có một đài phát thanh gửi sóng theo mọi hướng. Tôi không muốn điều này. Kế hoạch kiểm soát hướng sóng của tôi là Hình 2.

Làm cách nào để điều khiển hướng sóng RF?

Anten định hướng thường sử dụng một trong hai dự báo: Phản xạ hoặc pha.

Sự phản xạ hoạt động giống như với gương quang học, ngoại trừ bước sóng dài hơn nhiều và do đó việc xây dựng một cái gì đó phản xạ có vẻ không trực quan. Hầu hết các ăng-ten thu được thực sự cao trên thế giới là các món ăn parabol, tập trung sức mạnh trong một chùm tương đối hẹp. Ví dụ, các đài viễn thông vô tuyến lớn là như thế. Các ăng-ten TV trên sân thượng phổ biến cũng thường hoạt động theo nguyên tắc này.

Phân pha có nghĩa là nhiều yếu tố với khoảng cách cẩn thận và được cung cấp với sự dịch chuyển pha cụ thể của sóng mang giữa chúng. Nếu được sắp xếp hợp lý, tất cả các phần tử sẽ thêm vào một sóng đi theo một hướng, nhưng triệt tiêu lẫn nhau đi theo các hướng khác.

Ví dụ, hãy xem xét hai ăng ten dọc mà mỗi ăng ten phát ra đều nhau theo mọi hướng ngang. Các ăng ten này, tôi sẽ gọi chúng là A và B, cách nhau 1/4 bước sóng. B được cho ăn với tín hiệu trễ A bằng 1/4 bước sóng. Tín hiệu được phát ra bởi A theo hướng của B sẽ cùng pha với B tại thời điểm nó đến đó. Các tín hiệu từ hai anten sau đó sẽ thêm đi theo hướng từ A đến B. Tuy nhiên, tín hiệu do B phát ra theo hướng A sẽ tìm thấy A 180 ° lệch pha, do đó hai tín hiệu bị hủy. Đây là một hệ thống đơn giản có mức tăng 3 dB theo hướng A đến B so với một trong các ăng-ten của chính nó.

Mảng theo pha có thể chứa nhiều hơn chỉ hai bộ phát theo pha. Nhiều bộ phát hơn cho phép kiểm soát chặt chẽ hơn hình dạng chùm tia. Radar Aegis là một ví dụ điển hình của kỹ thuật này được đưa ra xa hơn nhiều. Số lượng lớn các bộ phát riêng lẻ tất cả cùng hoạt động tạo thành một chùm hẹp, đủ hẹp để tập trung vào một chiếc máy bay. Một lợi thế của hệ thống này là hướng có thể được điều khiển bằng thiết bị điện tử rất nhanh, nhanh hơn nhiều so với ăng ten phản xạ có thể được nhắm lại một cách cơ học.

• "Đạt được" khi áp dụng cho ăng ten không có nghĩa là ăng ten có thể phát ra nhiều năng lượng RF hơn mức nhận được bằng điện. Lý tưởng nhất là ăng-ten tỏa ra tất cả năng lượng điện mà chúng nhận được. Sự khác biệt là mức độ tập trung của nó ở một số hướng. Độ tăng là bao nhiêu ăng ten có thể tập trung năng lượng theo hướng tối ưu so với bộ phát tiêu chuẩn. Có hai tài liệu tham khảo thường được sử dụng để tăng 0 dB, bộ tản nhiệt đẳng hướng và lưỡng cực. Một lưỡng cực có mô hình bức xạ hình bánh rán, do đó có được dọc theo mặt phẳng của nó so với bộ tản nhiệt đẳng hướng. Cả hai tài liệu tham khảo thường được sử dụng, vì vậy nếu nó không được nêu thì tuyên bố là mơ hồ hoặc nó được ngụ ý bởi bối cảnh khác.

Có một số thiết kế khác nhau cho anten định hướng và cái nào hữu ích nhất với bạn tùy thuộc vào tần số RF cụ thể mà bạn sẽ hoạt động và mức độ bạn muốn. Một đơn giản Yagi-Uda với thiết kế chung được hiển thị dưới đây có lẽ là ăng ten định hướng dễ dàng nhất để tự sản xuất. Ăng-ten này sử dụng một ăng-ten lưỡng cực điều khiển duy nhất với một (hoặc có thể nhiều hơn) các phần tử 'giám đốc' thụ động ở phía trước và một (hoặc có thể nhiều hơn) các phần tử 'phản xạ' lớn hơn phía sau.

Tất cả các ăng ten định hướng này hoạt động theo nguyên tắc mảng pha của anten nhỏ hơn. Trong một mảng theo pha, mỗi ăng ten có thể được coi là một nguồn lưỡng cực riêng lẻ. Sự định hướng xảy ra bởi vì các lưỡng cực riêng lẻ này gây trở ngại xây dựng theo hướng lan truyền và phá hủy theo các hướng khác.