Antenne
Grundkenntnisse der Antennenmessung
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Das Grundwissen zur Antennenmessung umfasst mehrere Aspekte, darunter Antennenfunktionen, Leistungsparameter, Messmethoden und Testumgebungen. Im Folgenden werden die Grundkenntnisse der Antennenmessung ausführlich erläutert:
1ã Die Funktion der Antenne
Antennen sind eine Schlüsselkomponente von drahtlosen Kommunikationssystemen und zu ihren Hauptfunktionen gehören:
Richtungsabstrahlung bzw. Empfang von Funkwellensignalen: Im Sendezustand wandelt die Antenne hochfrequente elektromagnetische Energie in der Übertragungsleitung in elektromagnetische Wellen im freien Raum um; Im Empfangszustand werden die elektromagnetischen Wellen im freien Raum in der Übertragungsleitung in hochfrequente elektromagnetische Energie umgewandelt.
Energieumwandlung: Antennen müssen die vom Speisesystem ausgebreitete geführte Wellenenergie effizient in elektromagnetische Wellenenergie umwandeln oder die empfangene elektromagnetische Wellenenergie in Stromsignale umwandeln.
⢠Richtung: Antennen können elektromagnetische Wellen gerichtet ausstrahlen oder empfangen und sie so weit wie möglich in die gewünschte Richtung konzentrieren.
Polarisation: Die Antenne sollte in der Lage sein, elektromagnetische Wellen der angegebenen Polarisation auszusenden oder zu empfangen.
2ã Leistungsparameter der Antenne
Die Leistungsparameter einer Antenne sind wichtige Indikatoren zur Messung ihrer Leistung, darunter vor allem:
Verstärkung: Bezieht sich auf die Fähigkeit einer Antenne, das empfangene Signal zu verstärken, was normalerweise eng mit der Richtungsabhängigkeit zusammenhängt.
Richtung: Beschreibt die Strahlungsleistungsintensität einer Antenne in einer bestimmten Richtung relativ zu ihrem omnidirektionalen Strahlungszustand.
Effizienz: umfasst die Strahlungseffizienz der Antenne und die Gesamteffizienz, wobei erstere die Verluste der Antenne und letztere Gesamtverluste wie Leiter- und dielektrische Verluste der Antenne berücksichtigt.
Impedanz: Das Verhältnis von Spannung zu Strom am Antenneneingangsanschluss, der die Last des Speisesystems darstellt und eine gute Impedanzanpassung an das Speisesystem erfordert.
Stehwellenverhältnis (VSWR): spiegelt den Grad der Anpassung zwischen der Antenne und dem Speisesystem wider.
Polarisation: Die Polarisationsmethode, mit der eine Antenne elektromagnetische Wellen aussendet oder empfängt.
Betriebsfrequenzband: Der Frequenzbereich, in dem eine Antenne normal arbeiten kann.
3ã Antennenmessmethode
Die Messung von Antennenparametern erfolgt üblicherweise mit Instrumenten wie Feldstärkemessgeräten, Leistungsmessgeräten, Impedanzmessgeräten oder Netzwerkanalysatoren sowie speziellen Prüfgeräten wie Standardantennen. Zu den Messmethoden gehören:
Messung der Strahlungsrichtungsmuster: Messen Sie mithilfe der Methode mit fester Antenne oder der Methode mit rotierender Antenne die Strahlungsintensität der Antenne in verschiedenen Richtungen und zeichnen Sie das Strahlungsrichtungsmuster.
Verstärkungsmessung: Vergleichen Sie mithilfe der Vergleichsmethode die getestete Antenne mit einer Standardantenne mit bekanntem Gewinn, um den Gewinn der getesteten Antenne zu bestimmen.
Impedanzmessung: Verwenden Sie die Brückenmethode, die Messleitungsmethode oder die Wobbelfrequenzmethode, um die Eingangsimpedanz der Antenne zu messen.
4ã Testumgebung
Um die Leistungsparameter einer Antenne genau zu messen, ist es notwendig, eine ideale Testumgebung bereitzustellen, was normalerweise Folgendes erfordert:
⢠Flacher und offener Boden: Keine Metallbarrieren oder Reflektoren, um die Auswirkungen auf die Ausbreitung elektromagnetischer Wellen zu verringern.
⢠Ausreichender Testabstand: Der Abstand zwischen der getesteten Antenne und der Hilfsantenne muss größer sein als der minimale Testabstand der Antenne, um Messfehler zu reduzieren, die durch Phasenunterschiede elektromagnetischer Wellen verursacht werden, die auf die Apertur der getesteten Antenne einfallen. ⢠Nicht reflektierende Kammer (schalltote Mikrowellenkammer): Die Auskleidung des Raums besteht aus scharfen, zahnförmigen absorbierenden Materialien, die den größten Teil der auf die sechs Wände des Raums einfallenden elektromagnetischen Energie absorbieren und simulieren können Freiraum-Testbedingungen gut.
Antennenprinzip
Das Antennenprinzip umfasst hauptsächlich die Abstrahlung und den Empfang elektromagnetischer Wellen sowie die Energieumwandlung zwischen geführten Wellen und Freiraumwellen. Nachfolgend finden Sie eine ausführliche Erläuterung des Antennenprinzips:
1ã Definition und Funktion
Definition: Eine Antenne ist ein Gerät, das elektromagnetische Wellen effektiv in eine bestimmte Richtung im Raum ausstrahlen oder elektromagnetische Wellen aus einer bestimmten Richtung im Raum effektiv empfangen kann.
Funktion: Antennen spielen eine zentrale Rolle in drahtlosen Kommunikationssystemen. Sie sind dafür verantwortlich, hochfrequente Ströme (oder geführte Wellen) in elektromagnetische Wellen umzuwandeln und diese in den Weltraum abzustrahlen, oder elektromagnetische Wellen im Weltraum zu empfangen und in hochfrequente Ströme umzuwandeln.
2ã Funktionsprinzip
1. Elektromagnetische Induktion und elektromagnetische Strahlung:
Das Funktionsprinzip der Antenne basiert hauptsächlich auf den Prinzipien der elektromagnetischen Induktion und elektromagnetischen Strahlung. Wenn hochfrequenter Strom durch eine Antenne fließt, erzeugt er um ihn herum unterschiedliche elektrische und magnetische Felder. Nach der elektromagnetischen Feldtheorie von Maxwell „erzeugt ein sich änderndes elektrisches Feld ein magnetisches Feld, und ein sich änderndes magnetisches Feld erzeugt ein elektrisches Feld.“ Durch kontinuierliche Anregung wird eine drahtlose Signalausbreitung erreicht.
Auf der Sendeseite wandelt die Antenne hochfrequenten Strom in elektromagnetische Wellen um und strahlt diese in den Weltraum ab; Auf der Empfangsseite fängt die Antenne elektromagnetische Wellen im Raum ein und wandelt sie in hochfrequente Ströme um.
2. Energieumwandlung:
Die Antenne dient als Energiewandler und vervollständigt die Energieumwandlung zwischen geführten Wellen (oder Hochfrequenzströmen) und Freiraumwellen. Die Sendeantenne wandelt geführte Wellen in Freiraumwellen um, während die Empfangsantenne Freiraumwellen in geführte Wellen umwandelt.
3. Direktionalität und Polarisation:
Antennen haben eine bestimmte Richtwirkung und können elektromagnetische Wellen gezielt ausstrahlen oder empfangen. Dies bedeutet, dass die Antenne in bestimmten Richtungen über stärkere Strahlungs- oder Empfangsfähigkeiten verfügt, während sie in anderen Richtungen über schwächere Fähigkeiten verfügt.
Der Polarisationsmodus der Antenne ist auch eine ihrer wichtigen Eigenschaften, die den Polarisationszustand der Antenne beim Senden oder Empfangen elektromagnetischer Wellen bestimmt.
3ã Antennentyp und Eigenschaften
Antennen können nach verschiedenen Klassifizierungskriterien klassifiziert werden, einschließlich Arbeitsart, Zweck, Antenneneigenschaften, Stromverteilung, Frequenzband, Träger und Form.
Zu den gängigen Antennentypen gehören Antennen für mobile Basisstationen, Rundfunkantennen, Radarantennen, WIFI-Antennen, Mobiltelefonantennen usw. Jede Antenne hat ihre spezifischen Anwendungsszenarien und Leistungsmerkmale.
4ã Antennendesign und -optimierung
Form, Größe, Material und andere Faktoren einer Antenne können sich alle auf deren Leistung auswirken. Daher müssen beim Entwurf von Antennen mehrere Faktoren umfassend berücksichtigt werden, darunter Betriebsfrequenz, Strahlungsrichtung, Polarisationsmodus, Verstärkungsanforderungen usw.
Im Designprozess wird üblicherweise Simulationssoftware zur Simulation und Optimierung eingesetzt, um sicherzustellen, dass die Antenne die Designanforderungen erfüllen kann.
Was ist eine Antenne?
Eine Antenne ist ein elektronisches Gerät, das zur effektiven Ausstrahlung oder zum Empfang elektromagnetischer Wellen in der drahtlosen Kommunikation verwendet wird. Es ist eine unverzichtbare Komponente in drahtlosen Systemen und verantwortlich für die Umwandlung geführter Wellen (z. B. den Stromfluss in Übertragungsleitungen) in Radiowellen (elektromagnetische Wellen, die sich im freien Raum ausbreiten) oder für die Umwandlung von Radiowellen in geführte Wellen .
Zu den spezifischen Funktionen einer Antenne gehören:
1. Strahlung und Empfang: Auf der Sendeseite wandelt die Antenne hochfrequente Ströme in elektronischen Geräten in Radiowellen um und strahlt diese Wellen in den umgebenden Raum ab. Auf der Empfangsseite fängt die Antenne Radiowellen im Weltraum ein und wandelt sie in hochfrequente Ströme zur Weiterverarbeitung durch elektronische Geräte um.
2. Energieumwandlung: Antennen sind das Medium zur Energieumwandlung, das die elektrische Energie elektronischer Geräte in die Energie von Radiowellen oder die Energie von Radiowellen in elektrische Energie umwandeln kann.
3. Richtwirkung: Viele Antennen sind mit einer bestimmten Richtwirkung ausgestattet, was bedeutet, dass sie Funkwellen effektiver in bestimmte Richtungen abstrahlen oder empfangen können. Richtantennen können dazu beitragen, die Kommunikationseffizienz zu verbessern, Interferenzen zu reduzieren und die Kommunikationsentfernung zu vergrößern.
4. Polarisation: Die Polarisation einer Antenne bezieht sich auf die Richtung des elektromagnetischen Feldes, in dem sie Radiowellen ausstrahlt oder empfängt. Zu den gängigen Polarisationsmethoden gehören horizontale Polarisation, vertikale Polarisation, zirkulare Polarisation und elliptische Polarisation. Unterschiedliche Polarisationsmethoden können unterschiedliche Vorteile und Einschränkungen in der Kommunikation haben.
5. Impedanzanpassung: Um Funkwellen effektiv senden und empfangen zu können, muss die Impedanz der Antennen an die Übertragungsleitungen (z. B. Zuleitungen) angepasst werden. Das bedeutet, dass die Eingangsimpedanz der Antenne mit der charakteristischen Impedanz der Übertragungsleitung übereinstimmen sollte, um Energiereflexion und -verluste während der Übertragung zu reduzieren.
Es gibt verschiedene Arten von Antennen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, Dipolantennen, Rahmenantennen, Parabolantennen, Spiralantennen, Array-Antennen usw. Jede Antenne hat ihre spezifischen Anwendungsszenarien und Leistungsmerkmale, wie z. B. Gewinn, Richtwirkung, Frequenz Reaktion, Polarisationsmodus usw.
