Klassifizierung von Arrays Antennen Die WWW.WHWIRELESS.COM Geschätzte Lesezeit: 15 Minuten Antennenarrays werden typischerweise anhand der Anordnung ihrer einzelnen Elemente kategorisiert. Lineare Antennenanordnung: Eine Anordnung von Antennenelementen entlang einer geraden Linie mit gleichmäßigem oder ungleichmäßigem Elementabstand. Je nach Richtung der konzentrierten Strahlungsenergie kann sie weiter in randbeleuchtete und endbeleuchtete Antennenanordnungen unterteilt werden. Planare Antennenanordnung: Eine Anordnung von Antennenelementen, die in der Mitte einer Ebene angeordnet sind. Sind alle Elemente einer planaren Antennenanordnung in einem rechteckigen Raster angeordnet, spricht man von einer rechteckigen Antennenanordnung; befinden sich die Mittelpunkte der Elemente auf konzentrischen Kreisen oder elliptischen Ringen, handelt es sich um eine kreisförmige Antennenanordnung. Planare Antennenanordnungen können auch gleichmäßige oder ungleichmäßige Abstände aufweisen. Konforme Antennenarrays: Antennenanordnungen, die an der Form des Trägers befestigt sind und sich dieser anpassen. Zylindrische, sphärische und konische Antennenarrays sind Beispiele für konforme Antennenarrays. Array-Antenne Gerätekonfiguration. Lineare Antenne Antennenelemente: Dipolantennen, Monopolantennen, ringförmige Elemente (wie Schlitzantennen) und Spiralantennen. Membranartige Elemente: Hornantennenelemente, offene Schlitzwellenleiterelemente, Mikrostreifen-Patch-Elemente. Hybride und spezialisierte Elemente: Yagi-Uda-Einheiten, logarithmisch-periodische Dipolarray-Einheiten, Mittelresonanz-Antenneneinheiten, Metasurface-/Metamaterial-Einheiten. Die theoretischen Grundlagen von Array-Antennen. ① Prinzip der Interferenz und Überlagerung elektromagnetischer Wellen: Antennenarrays erzeugen Strahlungseigenschaften, die sich von denen herkömmlicher Einzelantennen unterscheiden. Ein Hauptgrund dafür ist die Interferenz und Überlagerung der von mehreren kohärenten Strahlungseinheiten ausgesendeten elektromagnetischen Wellen im Raum. Dadurch erhöht sich die Strahlung in einigen Bereichen, während sie in anderen abnimmt. Dies führt zu einer Umverteilung der konstanten Gesamtstrahlungsenergie auf verschiedene Raumregionen. ② Der Richtungsdiagrammproduktsatz: Unter Fernfeldbedingungen ist die gesamte normalisierte Richtungsfunktion eines Antenne Ein Array aus mehreren identischen Elementen, die mit fester Amplitude und Phase angeregt werden und in festen geometrischen Positionen angeordnet sind, kann wie folgt zerlegt werden: Primärfaktor F( θ , φ ): Die Richtungsabhängigkeit einer einzelnen Einheit im freien Raum (einschließlich der Einheit ' s Polarisation und Orientierung). Array-Faktor AF( θ , φ Dies wird ausschließlich durch die geometrische Anordnung, den Abstand, die Anregungsamplitude und die Phase des Arrays bestimmt und ist unabhängig von der spezifischen Form der Elemente. Das heißt, das zusammengesetzte Gesamtrichtungsdiagramm D( θ , φ ) = F( θ , φ ) · AF( θ , φ ). An...

Was ist ein Antenne ? Ein Antenne ist ein Gerät, das verwendet wird, um Senden und Empfangen von Radiowellen . Es ist eine Schlüsselkomponente in drahtlosen Kommunikationssystemen und kann hochfrequente elektrische Ströme (die in Übertragungsleitungen fließen) in elektromagnetische Wellen (die sich durch den freien Raum ausbreiten) und umgekehrt. Antennen werden häufig verwendet in Rundfunk, Fernsehen, Mobilfunk, Satellitenkommunikation , Radarsysteme und viele andere Bereiche. Zu den Funktionen einer Antenne gehören insbesondere: Ausstrahlung elektromagnetischer Wellen: Auf der Sendeseite wandelt die Antenne die von elektronischen Geräten erzeugte elektrische Hochfrequenzenergie in Radiowellen um und strahlt sie zur Fernübertragung in den umgebenden Raum ab. Empfang elektromagnetischer Wellen: Auf der Empfangsseite fängt die Antenne Radiowellen aus dem Weltraum ein und wandelt sie in hochfrequente elektrische Ströme um. Diese Signale können dann verarbeitet werden – beispielsweise durch Demodulation, Verstärkung und Dekodierung –, um die ursprünglichen Informationen oder Daten wiederherzustellen. Energieumwandlung: Die Antenne dient als Medium für Energieumwandlung , wodurch Energie effizient zwischen geführten Wellen (in Übertragungsleitungen) und Freiraumwellen (Radiowellen) übertragen wird. Richtwirkung und Polarisation: Viele Antennen haben spezielle Richtwirkung Und Polarisation Eigenschaften. Richtwirkung bezieht sich auf die Fähigkeit der Antenne, Energie in bestimmte Richtungen effektiver abzustrahlen oder zu empfangen als in andere. Polarisation beschreibt die Ausrichtung des elektrischen Felds der von der Antenne ausgesendeten oder empfangenen Radiowelle. Diese Eigenschaften tragen dazu bei, die Kommunikationsleistung zu optimieren, Störungen zu reduzieren und die Kommunikationsdistanz zu vergrößern. Impedanzanpassung: Um eine minimale Signalreflexion und Energieverluste während der Übertragung zu gewährleisten, muss die Antenne impedanzangepasst mit der Übertragungsleitung (Zuleitung). Das bedeutet, dass die Eingangsimpedanz der Antenne mit der charakteristischen Impedanz der Leitung übereinstimmen sollte, um eine effiziente Leistungsübertragung zu ermöglichen. Signalverstärkung und Abdeckung: In einigen Systemen werden Antennen verwendet, um Signalstärke verbessern oder Abdeckung erweitern . Zum Beispiel: In Mobilfunkbasisstationen , Hochleistungsantennen können die Signalabdeckungsbereiche erweitern. In Satellitenkommunikation , Richt- und Hochleistungsantennen verbessern die Qualität und Zuverlässigkeit des Signalempfangs.

Warum Impedanzanpassung notwendig ist WWW.WHWIRELESS.COM Geschätzte Lesezeit: 15 Minuten Der größte Unterschied zwischen Radiofrequenz (RF) und Hardware liegt in der Impedanzanpassung, und der Grund für die Impedanzanpassung ist die Übertragung elektromagnetischer Felder. Wie wir alle wissen, ist ein elektromagnetisches Feld die Wechselwirkung zwischen einem elektrischen Feld und einem magnetischen Feld. Der Verlust im Übertragungsmedium entsteht, weil das elektrische Feld Schwingungen in seiner Wirkung auf Elektronen verursacht. Je höher die Frequenz , je mehr Zyklen elektromagnetischer Wellen es in einer Übertragungsleitung gleicher Länge gibt und desto höher die Frequenz der Stromänderungen. Infolgedessen steigt der durch Schwingungen erzeugte Wärmeverlust, was zu größeren Verlusten in der Übertragungsleitung führt. Da bei niedrigen Frequenzen die Wellenlänge viel länger als die Übertragungsleitung ist, bleiben Spannung und Strom auf der Übertragungsleitung im Schaltkreis nahezu unverändert, sodass der Übertragungsleitungsverlust sehr gering ist. Wenn es während der Wellenausgabe zu Reflexionen kommt, kann die Überlagerung der reflektierten Welle mit der ursprünglichen Eingangswelle zu einer Verschlechterung der Signalqualität führen und auch die Effizienz der Signalübertragung . Ob Sie an der Hardware arbeiten oder HF-Systeme ist das Ziel, bessere Signalübertragung , und niemand möchte, dass im Stromkreis Energie verloren geht. Wenn der Lastwiderstand gleich dem Innenwiderstand der Signalquelle ist, kann die Last die maximale Ausgangsleistung erzielen. Dies wird oft als Impedanzanpassung bezeichnet. Es ist wichtig zu beachten, dass die konjugierte Anpassung der maximalen Leistungsübertragung dient. Gemäß der Formel für den Spannungsreflexionskoeffizienten \( \Gamma = \frac{Z_L - Z_0}{Z_L + Z_0} \) ist \( \Gamma \) zu diesem Zeitpunkt ungleich 0, was bedeutet, dass eine Spannungsreflexion vorliegt. Bei der verzerrungsfreien Anpassung sind die Impedanzen völlig gleich, es kommt also zu keiner Spannungsreflexion. Allerdings wird in diesem Fall die Lastleistung nicht maximiert. Rückflussdämpfung (RL) = \( -20\log|\Gamma| \) Stehwellenverhältnis (VSWR) = \( \frac{1 + |\Gamma|}{1 - |\Gamma|} \) Die Beziehung zwischen Stehwellenverhältnis und Übertragungseffizienz ist in der folgenden Tabelle dargestellt: Die Impedanzanpassung ist ein recht aufwendiger Berechnungsprozess. Glücklicherweise gibt es das Smith-Diagramm, ein unverzichtbares Werkzeug für die Impedanzanpassung. Das Smith-Diagramm ist ein Diagramm, das aus vielen sich kreuzenden Kreisen besteht. Bei richtiger Anwendung ermöglicht es uns, die Anpassungsimpedanz eines scheinbar komplexen Systems ohne Berechnungen zu ermitteln. Wir müssen lediglich die Daten entlang der Kreislinien ablesen und verfolgen. ## Smith-Diagramm-Methode 1. Nach dem Anschluss einer Kondensatorkomponente in Reihenschaltung bewegt sich der Impedanzpunkt gegen den Uhrzeigersinn entlang des Kreises mit konstantem Widersta...

Was ist Antenne Gewinn, und ist höher immer besser? WWW.WHWIRELESS.COM Geschätzte 10 Minuten zum Lesen Betrachten wir den Antennengewinn und ob ein höherer Wert immer vorzuziehen ist. Tatsächlich hängt er ganz von der Anwendung der Antenne ab. Nehmen wir zum Beispiel eine Taschenlampe: Entfernt man den Reflektor, verliert das Licht natürlich an Intensität. Benötigt man jedoch eine omnidirektionale Lichtquelle zur gleichmäßigen Raumausleuchtung, ist es sinnvoller, den Reflektor zu entfernen, um eine gleichmäßige Lichtverteilung zu ermöglichen. Umgekehrt ist es bei der Herstellung eines Lasers zweifellos eine Verbesserung, das gesamte Licht der Glühbirne mit einer Linse zu einem schmalen Strahl zu bündeln. Dieser konzentrierte Strahl ist jedoch ungeeignet, um einen ganzen Raum auszuleuchten. Dieses Phänomen der Lichtbündelung in eine bestimmte Richtung wird Richtwirkung genannt, und der Grad der Bündelung wird als Verstärkung bezeichnet. Im Bereich der Antennen verhalten sich diese beiden Konzepte sehr ähnlich wie bei einer Lichtquelle. Stellen Sie sich eine Antenne Strahlungsenergie gleichmäßig in alle Richtungen wie eine Kerze; es handelt sich um einen ungerichteten isotropen Strahler. Technisch wird dies als 0 dBi definiert, was bedeutet, dass die Strahlungsenergie in alle Richtungen gleich ist. Wenn Sie nun einen Spiegel neben die Kerze stellen, verändert dieser die Verteilung der Lichtenergie und verleiht der Kerze eine Richtwirkung. Der Spiegel macht die eine Hälfte des Raumes dunkler und die andere Hälfte heller, da das Licht reflektiert und in eine Richtung konzentriert wird. Dieser Ansatz, Energie aus weniger günstigen Richtungen zu „stehlen“ und umzulenken, um sie in bestimmte Richtungen zu verstärken, gilt auch für Antennen . Antennen erzeugen also keine Radioenergie, sondern übertragen, leiten oder konzentrieren sie lediglich in eine bestimmte Richtung. Diese Richtcharakteristik wird als Verstärkung bezeichnet. Ein Spiegel kann die Hälfte der Energie einer Kerze umlenken, sodass sie in bestimmten Richtungen doppelt so hell erscheint – entsprechend zwei Kerzen. In diesem Fall spricht man von einer Verstärkung von 3 dB, da der Spiegel die Energie verdoppelt. Es ist wichtig zu erwähnen, dass die Einheit zur Messung Antenne Die Verstärkung wird in Dezibel (dB) angegeben. Sie ist jedoch typischerweise relativ zu einer Referenzantenne. Üblicherweise wird die Strahlungsintensität einer Rundstrahlantenne oder einer Halbwellendipolantenne mit gleicher Eingangsleistung in eine bestimmte Richtung als Referenzwert verwendet. Bei einer Rundstrahlantenne als Referenz wird sie als dBi (i – isotrop) angegeben, bei einer symmetrischen Halbwellendipolantenne als dBd (d – Dipol). Aus der Definition des Antennengewinns geht hervor, dass er sich auf das quadratische Verhältnis der elektrischen Feldstärken (d. h. das Leistungsverhältnis) bezieht, die von einer realen Antenne und einem idealen Strahlungselement am selben Punkt im Raum bei gleicher Eingangslei...