Antenn on seade, mis toimib liidesena elektriahela ja ruumi vahel ning mis on ette nähtud elektromagnetlainete edastamiseks ja vastuvõtmiseks teatud sagedusvahemikus vastav alt selle suurusele ja kujule. See on valmistatud metallist, peamiselt vasest või alumiiniumist, saateantennid võivad muuta elektrivoolu elektromagnetkiirguseks ja vastupidi. Iga juhtmeta seade sisaldab vähem alt ühte antenni.
Traadita võrgu raadiolained
Kui tekib vajadus traadita side järele, on vaja antenni. Sellel on võimalus saata või vastu võtta elektromagnetlaineid, et suhelda kohtades, kus juhtmega süsteemi ei saa installida.
Antenn on selle juhtmevaba tehnoloogia põhielement. Raadiolaineid on lihtne luua ja neid kasutatakse laialdaselt nii sise- kui ka väliskommunikatsiooniks, kuna need läbivad hooneid ja liiguvad pikki vahemaid.
Edastusantennide põhiomadused:
- Kuna raadioedastus on mitmesuunaline, on vajadus füüsilise sobitamise järelevaja on saatjat ja vastuvõtjat.
- Raadiolainete sagedus määrab ära paljud ülekandeomadused.
- Madalatel sagedustel võivad lained kergesti läbida takistusi. Nende võimsus aga langeb kauguse pöördruuduga.
- Kõrgema sagedusega lained neelduvad tõenäolisem alt ja peegelduvad takistustele. Raadiolainete pika leviulatuse tõttu on edastustevahelised häired probleemiks.
- Ribal VLF, LF ja MF järgib laine levik, mida nimetatakse ka maapealseteks laineteks, Maa kumerust.
- Nende lainete maksimaalsed ülekandeulatused on suurusjärgus mitusada kilomeetrit.
- Edastusantenne kasutatakse väikese ribalaiusega ülekannete jaoks, näiteks amplituudmodulatsiooni (AM) saadete jaoks.
- HF- ja VHF-sagedusala ülekandeid neelab atmosfäär Maa pinna lähedal. Osa kiirgusest, mida nimetatakse taevalaineks, levib aga atmosfääri ülakihtides väljapoole ja ülespoole ionosfääri suunas. Ionosfäär sisaldab ioniseeritud osakesi, mis tekivad Päikese kiirguse toimel. Need ioniseeritud osakesed peegeldavad taevalaineid tagasi Maale.
Lainete levik
- Vaatejoone levik. Kõigist levitamismeetoditest on see kõige levinum. Laine läbib minimaalse vahemaa, mis on palja silmaga nähtav. Järgmiseks peate signaali suurendamiseks ja uuesti edastamiseks kasutama võimendi saatjat. Selline levik ei ole sujuv, kui selle ülekandeteel on takistusi. Seda edastust kasutatakse infrapuna- või mikrolaineülekandeks.
- Maaslaine levimine saateantennilt. Laine levimine maapinnale toimub mööda Maa kontuuri. Sellist lainet nimetatakse otselaineks. Laine mõnikord paindub Maa magnetvälja mõjul ja tabab vastuvõtjat. Sellist lainet võib nimetada peegeldunud laineks.
- Maa atmosfääris levivat lainet nimetatakse maalaineks. Otselaine ja peegeldunud laine koos annavad signaali vastuvõtujaamas. Kui laine jõuab vastuvõtjani, viivitus peatub. Lisaks filtreeritakse signaal selge väljundi moonutuste ja võimenduse vältimiseks. Laineid edastatakse ühest kohast ja se alt, kus paljud transiiveri antennid neid vastu võtavad.
Antenni mõõtmise koordinaatide süsteem
Lamedaid mudeleid vaadates seisab kasutaja silmitsi tasandi asimuuti ja mustri tasandi kõrguse näitajatega. Mõiste asimuut esineb tavaliselt seoses "horisondi" või "horisontaalsega", samas kui termin "kõrgus" viitab tavaliselt "vertikaalsele". Joonisel on xy tasand asimuuttasapind.
Asimuuttasapinna mustrit mõõdetakse, kui mõõtmiseks liigutatakse kogu xy tasapinda ümber testitava transiiveri antenni. Kõrgustasand on xy-tasandiga risti asetsev tasapind, näiteks yz-tasand. Kõrgusplaan liigub kogu yz tasapinna ulatuses ümber testitava antenni.
Proovid (asimudid ja kõrgused) kuvatakse sageli polaargraafikutenakoordinaadid. See annab kasutajale võimaluse hõlpsasti visualiseerida, kuidas antenn kiirgab igas suunas, justkui oleks see juba "suunatud" või paigaldatud. Mõnikord on kasulik joonistada kiirgusmustreid Descartes'i koordinaatides, eriti kui mustrites on mitu külghõlma ja kui külghõlmade tasemed on olulised.
Põhilised suhtlusomadused
Antennid on mis tahes elektriahela olulised komponendid, kuna need tagavad ühenduse saatja ja vaba ruumi või vaba ruumi ja vastuvõtja vahel. Enne antennitüüpidest rääkimist peate teadma nende omadusi.
Antenni massiiv – koos töötavate antennide süstemaatiline kasutuselevõtt. Massiivi üksikud antennid on tavaliselt sama tüüpi ja asuvad üksteisest vahetus läheduses, kindlal kaugusel. Massiivi abil saate suurendada suunatavust, kiirguse põhi- ja külgkiirte juhtimist.
Kõik antennid on passiivse võimendusega. Passiivset võimendust mõõdetakse dBi-s, mis on seotud teoreetilise isotroopse antenniga. Arvatakse, et see edastab energiat kõigis suundades võrdselt, kuid looduses seda ei eksisteeri. Ideaalse poollaine dipoolantenni võimendus on 2,15 dBi.
EIRP ehk saateantenni samaväärne isotroopne kiirgusvõimsus on maksimaalse võimsuse mõõt, mida teoreetiline isotroopne antenn kiirgab selles suunasmaksimaalne kasum. EIRP võtab arvesse elektriliinidest ja pistikutest tulenevaid kadusid ning sisaldab tegelikku kasumit. EIRP võimaldab arvutada tegelikku võimsust ja väljatugevust, kui saatja tegelik võimendus ja väljundvõimsus on teada.
Antenni võimendus suundades
See on määratletud kui võimsuse võimenduse suhe antud suunas võrdlusantenni samas suunas võimsusvõimendusse. Tavapärane on kasutada võrdlusantennina isotroopset radiaatorit. Sel juhul on isotroopne emitter kadudeta, kiirgab oma energiat kõigis suundades võrdselt. See tähendab, et isotroopse radiaatori võimendus on G=1 (või 0 dB). Tavaliselt kasutatakse isotroopse radiaatori suhtes võimenduse saamiseks ühikut dBi (detsibellid isotroopse radiaatori suhtes).
DiBi-des väljendatud võimendus arvutatakse järgmise valemi abil: GdBi=10Log (Garv / GISotroopne)=10Log (Garv).
Mõnikord kasutatakse võrdlusena teoreetilist dipooli, seega kasutatakse dipooli suhtes võimenduse kirjeldamiseks ühikut dBd (detsibellid dipooli suhtes). Seda plokki kasutatakse tavaliselt suurema võimendusega mitmesuunaliste antennide võimendamiseks. Sel juhul on nende võimendus 2,2 dBi võrra suurem. Nii et kui antenni võimendus on 3 dBu, on koguvõimendus 5,2 dBi.
3 dB kiire laius
See antenni kiire laius (või pool võimsusega kiire laius) määratakse tavaliselt iga põhitasandi jaoks. 3 dB kiire laius igal tasapinnal on defineeritud kui nurk põhisagara punktide vahel, mida vähendatakse maksimaalsest võimendusest 3 dB võrra. Kiirlaius 3 dB – nurk kahe sinise joone vahel polaaralas. Selles näites on 3 dB kiire laius sellel tasapinnal umbes 37 kraadi. Laia kiire laiusega antennidel on tavaliselt madal võimendus, samas kui kitsa kiire laiusega antennidel on suurem võimendus.
Seega on antenn, mis suunab suurema osa oma energiast kitsasse kiiresse, vähem alt ühes tasapinnas, suurema võimenduse. Esi- ja tagakülje suhet (F/B) kasutatakse teenete mõõduna, mis püüab kirjeldada suundantenni tagaosa kiirguse taset. Põhimõtteliselt on esi- ja tagakülje suhe edasisuunalise tipu võimenduse ja tipust 180 kraadi taga oleva võimenduse suhe. Muidugi on DB skaalal esi-tagasi suhe lihts alt vahe edasise tiputiigi võimenduse ja tipust 180 kraadi tagapool oleva võimenduse vahel.
Antenni klassifikatsioon
Erinevate rakenduste jaoks, nagu side, radar, mõõtmine, elektromagnetilise impulsi simulatsioon (EMP), elektromagnetiline ühilduvus (EMC) jne, on mitut tüüpi antenne. Mõned neist on mõeldud töötama kitsastes sagedusribades, samas kui teisedmõeldud mööduvate impulsside väljastamiseks/vastuvõtmiseks. Saateantenni tehnilised andmed:
- Antenni füüsiline struktuur.
- Sagedusribad.
- Rakendusrežiim.
Järgmised on antennide tüübid vastav alt füüsilisele struktuurile:
- juhe;
- ava;
- peegeldav;
- antenni objektiiv;
- mikroribaantennid;
- massiivsed antennid.
Sõltuv alt töösagedusest on järgmised saateantennide tüübid:
- Väga madal sagedus (VLF).
- Madal sagedus (LF).
- Kesksagedus (MF).
- Kõrgsagedus (HF).
- Väga kõrge sagedus (VHF).
- Ülikõrgsagedus (UHF).
- Ülikõrgsagedus (SHF).
- Mikrolainelaine.
- Raadiolaine.
Järgmised on saate- ja vastuvõtuantennid vastav alt rakendusrežiimidele:
- Punkt-punkti ühendus.
- Edastusrakendused.
- Radari side.
- Satelliitside.
Disainifunktsioonid
Edastusantennid loovad raadiosageduslikku kiirgust, mis levib läbi ruumi. Vastuvõtuantennid teostavad vastupidist protsessi: nad võtavad vastu raadiosageduslikku kiirgust ja muudavad selle soovitud signaalideks, näiteks heliks, pildiks televisiooni saateantennides ja mobiiltelefonis.
Lihtsaim antennitüüp koosneb kahest metallvardast ja seda tuntakse dipoolina. Üks levinumaid tüüpe onmonopoolantenn, mis koosneb vardast, mis asetatakse vertikaalselt suurele metallplaadile, mis toimib alusplaadina. Sõidukitele paigaldamine on tavaliselt monopoolne ja sõiduki metallkatus toimib maandusena. Saateantenni konstruktsioon, kuju ja suurus määravad töösageduse ja muud kiirgusomadused.
Antenni üks olulisi atribuute on selle suunavus. Kahe fikseeritud sihtmärgi vahelises suhtluses, nagu kahe fikseeritud edastusjaama vahelises sides või radarirakendustes, on vaja antenni, et edastada ülekandeenergia otse vastuvõtjasse. Ja vastupidi, kui saatja või vastuvõtja ei ole paigal, nagu mobiilside puhul, on vaja mittesuunavat süsteemi. Sellistel juhtudel on vaja umbsuunalist antenni, mis võtab kõik sagedused ühtlaselt vastu horisonta altasapinna kõigis suundades ning vertika altasandil on kiirgus ebaühtlane ja väga väike, nagu HF saateantenn.
Allikate edastamine ja vastuvõtmine
Saatja on peamine RF-kiirguse allikas. See tüüp koosneb juhist, mille intensiivsus ajas kõigub ja muudab selle raadiosageduslikuks kiirguseks, mis levib läbi ruumi. Vastuvõtuantenn - seade raadiosageduste (RF) vastuvõtmiseks. See teostab saatja poolt sooritatavat tagurpidiedastust, võtab vastu RF-kiirgust, muudab selle antenniahelas elektrivooludeks.
Tele- ja raadioringhäälingujaamad kasutavad teatud tüüpi õhus levivate signaalide edastamiseks saateantenne. Need signaalid tuvastavad vastuvõtuantennid, mis muudavad need signaalideks ja võetakse vastu vastavate seadmetega, nagu teler, raadio, mobiiltelefon.
Raadio- ja televisiooni vastuvõtuantennid on ette nähtud ainult raadiosagedusliku kiirguse vastuvõtmiseks ega tekita raadiosageduslikku kiirgust. Mobiilsideseadmetel, nagu tugijaamad, repiiterid ja mobiiltelefonid, on spetsiaalsed saate- ja vastuvõtuantennid, mis kiirgavad raadiosageduslikku energiat ja teenindavad mobiilsidevõrke vastav alt sidevõrgu tehnoloogiatele.
Erinevus analoog- ja digitaalantenni vahel:
- Analoogantennil on muutuv võimendus ja see töötab DVB-T puhul 50 km ulatuses. Mida kaugemal on kasutaja signaaliallikast, seda halvem on signaal.
- DigiTV vastuvõtmiseks – kasutaja saab kas hea pildi või üldse pildi. Kui see on signaaliallikast kaugel, ei saa see pilti vastu.
- Saatval digitaalantennil on müra vähendamiseks ja pildikvaliteedi parandamiseks sisseehitatud filtrid.
- Analoogsignaal saadetakse otse telerisse, samas kui digitaalsignaal tuleb esm alt dekodeerida. See võimaldab teil parandada vigu ja andmeid, nagu signaali tihendamine, et saada rohkem funktsioone, nagu lisakanalid, EPG, tasuline TV,interaktiivsed mängud jne
Dipoolsaatjad
Dipoolantennid on kõige levinumad mitmesuunalised antennid ja levitavad raadiosageduslikku (RF) energiat horisontaalselt 360 kraadi. Need seadmed on kavandatud resonantsi poole või veerandi lainepikkusel rakendatavast sagedusest. See võib olla nii lihtne kui kahe pikkusega traat või see võib olla kapseldatud.
Dipolit kasutatakse paljudes ettevõtete võrkudes, väikestes kontorites ja kodukasutuses (SOHO). Sellel on tüüpiline impedants, et see sobitada saatjaga maksimaalse võimsuse ülekandmiseks. Kui antenn ja saatja ei ühti, tekivad ülekandeliinil peegeldused, mis halvendavad signaali või isegi kahjustavad saatjat.
Suunatud fookus
Suunaantennid fokusseerivad kiirgusvõimsuse kitsasteks kiirteks, pakkudes selles protsessis märkimisväärset võimendust. Selle omadused on samuti vastastikused. Saateantenni omadused, nagu impedants ja võimendus, kehtivad ka vastuvõtuantenni kohta. Seetõttu saab sama antenni kasutada nii signaali saatmiseks kui ka vastuvõtmiseks. Suure suunaga paraboolantenni võimendus võimendab nõrka signaali. See on üks põhjusi, miks neid sageli kaugsideks kasutatakse.
Tavaliselt kasutatav suundantenn on Yagi-Uda massiiv, mida nimetatakse Yagiks. Selle leiutas Shintaro Uda ja tema kolleeg Hidetsugu Yagi 1926. aastal. Yagi antenn kasutab selleks mitmeid elementesuunatud massiivi moodustamine. Üks käitatav element, tavaliselt dipool, levitab raadiosageduslikku energiat, elemendid vahetult enne juhitavat elementi ja selle taga kiirgavad raadiosageduslikku energiat faasis ja faasist välja, võimendades ja aeglustades vastav alt signaali.
Neid elemente nimetatakse parasiitelementideks. Alamseadme taga olevat elementi nimetatakse reflektoriks ja alluva ees olevaid elemente suunajateks. Yagi antennide valgusvihu laiused jäävad vahemikku 30–80 kraadi ja need suudavad pakkuda rohkem kui 10 dBi passiivset võimendust.
Paraboolantenn on kõige tuntum suundantenni tüüp. Parabool on sümmeetriline kõver ja paraboolreflektor on pind, mis kirjeldab kõverat 360-kraadise pöörde ajal – taldrik. Paraboolantenne kasutatakse hoonete või suurte geograafiliste alade vaheliste pikamaaühenduste jaoks.
Poolsuunalised sektsioonradiaatorid
Platsantenn on poolsuunaline radiaator, mis kasutab maapinna kohale paigaldatud lamedat metallriba. Antenni tagaosa kiirgust kärbib tõhus alt alustasapind, suurendades suunatavust edasi. Seda tüüpi antenni tuntakse ka mikroribaantennina. Tavaliselt on see ristkülikukujuline ja ümbritsetud plastikust korpusega. Seda tüüpi antenne saab toota standardsete PCB meetoditega.
Platsantenni valgusvihu laius võib olla 30–180 kraadi jatüüpiline võimendus on 9 dB. Sektsioonantennid on teist tüüpi poolsuunalised antennid. Sektorantennid tagavad sektori kiirgusmustri ja need paigaldatakse tavaliselt massiivina. Sektorantenni kiire laius võib olla vahemikus 60 kuni 180 kraadi, tüüpiline on 120 kraadi. Jaotatud massiivi puhul on antennid paigaldatud üksteise lähedale, tagades täieliku 360-kraadise katvuse.
Yagi-Uda antenni valmistamine
Viimaste aastakümnete jooksul on Yagi-Uda antenn olnud nähtav peaaegu igas kodus.
On näha, et antenni suunatavuse suurendamiseks on palju suunajaid. Söötur on volditud dipool. Helkur on pikk element, mis asub konstruktsiooni otsas. Sellele antennile tuleb kohaldada järgmisi tehnilisi andmeid.
| Element | Spetsifikatsioon |
| Juhitud elemendi pikkus | 0,458λ kuni 0,5λ |
| Helkuri pikkus | 0, 55λ – 0,58λ |
| Režissööri kestus 1 | 0,45λ |
| Režissööri pikkus 2 | 0,40λ |
| Režissööri kestus 3 | 0,35λ |
| Režissööride vaheline intervall | 0.2λ |
| Dipoolide vahelise kauguse helkur | 0,35λ |
| Dipoolide ja suunaja vaheline kaugus | 0,125λ |
Allpool on toodud Yagi-Uda antennide eelised:
- Suur võimendus.
- Kõrge fookus.
- Lihtne käsitsemine ja hooldus.
- Raisatakse vähem energiat.
- Laiem sagedusala.
Järgmised on Yagi-Uda antennide puudused:
- Aldis mürale.
- Aldis atmosfäärimõjudele.
Kui järgite ül altoodud spetsifikatsioone, saab Yagi-Uda antenni projekteerida. Antenni suunamuster on väga tõhus, nagu on näidatud joonisel. Väikesed labad summutatakse ja põhilöögi suunatavust suurendatakse, lisades antennile režissööre.
