Antena, jako czarna
skrzynka
Jedno z trzech spojrzeń na
antenę, którymi Autor chce się
podzielić
ze słuchaczami.
©Piotr Dębicki,
2009
Pozostałe to:
Antena jako transformator
Antena jako promiennik
Antena, jako czarna
skrzynka
Jedno z trzech spojrzeń na
antenę, którymi Autor chce się
podzielić
ze słuchaczami.
©Piotr Dębicki,
2009
Pozostałe to:
Antena jako transformator
Antena jako promiennik
Antena jako czarna skrzynka
sprzęgająca energię w torze
zasilającym z falą lokalnie płaską w
strefie dalekiej
Od jakiej długości
wydłużonego
przewodu
wewnętrznego
można mówić o
antenie?
Dopasowa
nie
:
Miern
e
Dobre
Doskon
ałe
Najleps
ze
WFS
3.00
2.00
1.92
1.50
1.22
|Γ|= |S
11
|
0.50
0.33
0.32
0.2
0.1
20log|Γ|
[dB]
-6.0
-9.5
-10.0
-14.0
-20.0
|Γ|
2
=Γ
p
[%]
25.0
11.1
10.0
4.0
1.0
(1-Γ
p
) [dB]
-1.25
-0.511
-0.458
-0.177
-0.043
Tab.1. DOPASOWANIE
ANTENY
Voltage Standing
Wave Ratio
VSWR
Reflection
Coefficient
Retrurn
Loss
Power Reflection
Coefficient [%]
Mismatch Loss
Pasmo pracy
anteny
Określenie pasma pracy anteny jest zależne
od spełnienia określonych oczekiwań przez
szereg parametrów
Δf = B = f
G
– f
D
f
C
= 0.5( f
G
+
f
D
)
f
C
= ( f
G
∙ f
D
)
0.5
Częstotliwość środkowa
Arytmetyczna
Geometryczna
D
G
D
G
C
D
G
C
C
u
f
f
f
f
f
f
f
f
B
f
f
f
2
Względna szerokość pasma
(fractional bandwidth)
D
G
D
G
C
D
G
C
C
u
f
f
f
f
f
f
f
f
B
f
f
f
Arytmetycz
na
Geometrycz
na
Δf
u
[%] = 100%∙Δf / f
C
str
prom
A
R
R
R
str
prom
prom
A
prom
R
R
R
R
R
2
r
A
str
prom
A
jX
R
R
Z
Schemat zastępczy anteny nadawczej
Sprawność
anteny:
Rezystancja
anteny:
Strefa bliska
anteny:
Impedancja
anteny:
Zasada Wzajemności:
W teorii anten dotyczy
a) impedancji anteny
b) charakterystyki
promieniowania
Zapamiętaj:
Impedancja wejściowa anteny
nadawczej Z
A
, określona na
odpowiednio zdefiniowanych zaciskach
anteny
jest identyczna z impedancją tej
samej lub takiej samej anteny
pracującej jako antena odbiorcza, jeśli
zaciski (płaszczyzny odniesienia)
zostały tak samo dobrane.
Schemat zastępczy anteny odbiorczej
Zakładamy, że:
• impedancja wejściowa
odbiornika jest rzeczywista: Z
ODB
= R
ODB
,
• antena jest w rezonansie, tzn.,
jX
A
= 0,
• antena jest bezstratna, tzn., jej
sprawność wynosi 100%.
2
r
2
2L
r
r = f(θ,
φ)
M
M
E
E
f
,
,
,
max
M
M
S
S
,
,
,
F
max
Zapamiętaj:
Charakterystyka promieniowania jest to
znormalizowany rozkład pola f(θ, φ) lub mocy F(θ,
φ) (lub innego parametru) na powierzchni sfery w
strefie dalekiej i najczęściej ilustrowany jest
odpowiednio dobranymi przekrojami powierzchni
r = f(θ, φ) lub r = F(θ, φ). Wartości funkcji f i F są
zawarte pomiędzy 0 i 1, lub w mierze
logarytmicznej od –∞ dB do 0 dB.
Charakterystyka promieniowania
,
F
,
,
max
M
M
S
S
1
,
f
,
F
2
0
π
4 r
P
S
prom
sr
W
P
U
prom
π
4
0
M
M
S
S
,
,
,
F
max
Powierzchniowa i kątowa gęstość
mocy,
antena izotropowa
(1.8)
(1.9)
(1.10)
(1.11)
(1.12)
1-sza
definicja:
Kątowa gęstość
mocy:
M
M
M
M
U
U
S
S
,
,
,
,
,
F
max
max
2
0
0
r
S
U
2
.
,
,
r
S
U
(1.13)
(1.14)
(1.15)
Moc promieniowana przez antenę
d
d
r
S
SdA
P
A
prom
sin
.
,
2
2
0 0
d
d
U
UdΩ
P
Ω
prom
sin
,
2
0 0
(1.16)
(1.17)
2-ga
definicja:
Zysk kierunkowy
(kierunkowość)
0
,
,
U
U
D
prom
P
U
D
,
4
,
d
d
U
U
D
sin
,
,
4
,
2
0 0
d
d
D
sin
,
F
,
F
4
,
2
0 0
d
d
D
sin
,
F
4
2
0 0
max
B
D
4
max
dB
dB
B
3
3
dB
dB
D
3
3
max
4
dB
dB
dB
dB
D
3
3
3
3
2
max
41253
/
180
4
dB
dB
D
3
3
max
32400
(1.19
)
(1.20
)
(1.21
)
(1.22
)
(1.23
)
(1.24
)
(1.25
)
(1.26
)
(1.28
)
(1.27)
M
M
M
M
M
M
D
D
U
U
S
S
,
,
,
,
,
,
,
F
max
max
max
dost
P
U
G
,
4
,
D
G
P
P
R
R
R
R
R
dost
prom
str
prom
prom
A
prom
Zysk energetyczny (zysk)
Sprawność anteny – drugie
podejście
(1.30
)
(1.31
)
(1.29
)
3-cia
definicja:
M
M
M
M
M
M
M
M
G
G
D
D
U
U
S
S
,
,
,
,
,
,
,
,
,
F
max
max
max
max
4-ta
definicja:
(1.35
)
,
,
'
'
S
P
A
odb
pol
odb
L
S
A
P
,
,
'
'
2
1
2
)
1
(
)
2
(
.
4 r
G
A
P
P
dost
odb
2
1
2
)
1
(
)
2
(
.
4 r
G
A
P
P
dost
odb
)
1
(
)
2
(
)
2
(
)
1
(
dost
odb
dost
odb
P
P
P
P
1
1
2
2
G
A
G
A
Apertura anteny
(1.36
)
(1.37
)
(1.33
)
(1.39
)
(1.38
)
(1.40
)
(1.41
)
4
2
G
A
fizyczna
skuteczna
WA
A
A
W
2
4
A
G
5-ta i ostatnia
definicja F:
Apertura anteny
(1.42
)
(1.44
)
(1.43
)
(1.46
)
(1.47
)
Równanie zasięgu
Temperatura szumów anteny
B
kT
P
sz
dysp
0
Temperatura szumów anteny
Temperatura szumów anteny
Jaka jest temperatura
T
A
?
Temperatura szumów anteny
x
L
T
T
.
1
2
cx
c
cx
c
Z
Z
Z
Z
0
0
T
L
= Є T
x
Temperatura
szumów anteny
Jeśli dla anteny nadawczej, u
1
oznacza część
kątowej gęstości zabsorbowanej przez ciało o
temperaturze T
L1
, u
2
oznacza część kątowej
gęstości
zabsorbowanej
przez
ciało
o temperaturze T
L2
, u
3
oznacza część kątowej
gęstości
zabsorbowanej
przez
ciało
o
temperaturze T
L3
, itd., to po przełączeniu tej
anteny na odbiór, temperatura szumów tej
anteny
T
A
,
określona
na
rezystancji
promieniowania, wyniesie:
.
(1.55)
Oczywiście musi być spełniony warunek: .
Temperatura szumów anteny
3
3
2
2
1
1
.
.
.
L
L
L
A
T
u
T
u
T
u
T
1
i
i
u
Temperatura szumów anteny
d
d
sin
,
,
F
4
2
0 0
max
L
A
T
D
T
prom
str
prom
A
str
sz
dysp
R
R
R
T
R
T
kB
P
0
1
0
0
T
T
R
R
R
T
R
T
T
A
prom
str
str
prom
A
suma
sz
Dyspersja
Stożkowa
logarytmiczna antena
spiralna
na pasmo 1 – 11 GHz.
Nadano sygnał ok. 1
ns (pasmo 1.5 – 6
GHz). Główny
odebrany impuls do
ok. 2 ns oraz pogłos
trwający następne 2
ns.
Antena planarna
eliptyczna
na pasmo 1.5 – 6 GHz.
Stała długość impulsu
przy transmisji,
bardzo nieduży pogłos.
Zmiana położenia
środka fazowego w
funkcji f
Położenie środka
fazowego stałe