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Cálculo de ganancia de antena
2021-10-22 www.whwireless.com
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La ganancia de la antena es una parte muy importante de la estructura de conocimiento de la antena, por supuesto, también es uno de los parámetros importantes para la selección de antenas. La ganancia de la antena para la calidad de funcionamiento del sistema de comunicación también juega un papel importante, en general, la ganancia depende principalmente de la reducción del ancho de la aleta de radiación orientada verticalmente y en el plano horizontal para mantener el rendimiento de radiación omnidireccional.
A, la definición de ganancia de antena.
Antena en una cierta dirección del poder de radiación densidad de flujo y antena de referencia en la misma potencia de entrada cuando la relación de densidad de flujo de potencia de radiación máxima.
→ Es necesario prestar atención a los siguientes puntos.
(1) si no está especialmente marcado, la ganancia de la antena se refiere a la ganancia máxima en la dirección de radiación.
(2) En las mismas condiciones, cuanto mayor es la ganancia, mejor es la direccionalidad, más se propaga la onda, es decir, aumenta la distancia recorrida. Sin embargo, la amplitud de la velocidad de la onda no se comprimirá cuanto más estrecha sea la aleta de la onda, lo que conducirá a una pobre uniformidad de cobertura.
(3) Las antenas son dispositivos pasivos y no generan energía. La ganancia de la antena es solo la capacidad de concentrar energía de manera efectiva en una dirección particular de radiación o recibir ondas electromagnéticas.
En segundo lugar, la fórmula para calcular la ganancia de la antena.
Podemos aprender de la definición de ganancia de antena, la ganancia de antena y el mapa direccional de la antena tiene una estrecha relación, cuanto más estrecha es la aleta principal, más pequeña es la aleta secundaria, mayor es la ganancia.
(1) Para una antena parabólica, la ganancia se puede aproximar mediante la siguiente ecuación.
G (dBi) = 10Lg {4.5 × (D / λ0) ^ 2}
*Tenga en cuenta que
D: diámetro paraboloidal
λ 0: longitud de onda de funcionamiento central
4.5: Datos empíricos validados estadísticamente
2,4 GHz 13 dBi bipolar omnidireccional Antena MIMO - Conector hembra tipo N
(2) Para una antena omnidireccional vertical, la siguiente ecuación también se puede utilizar para aproximar
G (dBi) = 10Lg {2L / λ0}
*Tenga en cuenta que
L: longitud de la antena
λ 0: longitud de onda de trabajo central
En tercer lugar, ganancia y potencia de transmisión.
La señal de RF emite desde el transmisor de radio, a través del alimentador (cable) a la antena, por la antena en forma de radiación de ondas electromagnéticas. Una vez que la onda electromagnética llega al lugar de recepción, la antena la recibe (solo se recibe una parte muy pequeña de la potencia) y la envía al receptor de radio a través del alimentador. Por tanto, en la ingeniería de redes inalámbricas es muy importante calcular la potencia de transmisión del transmisor y la capacidad de radiación de la antena.
La potencia transmitida de una onda de radio es la energía en un rango de banda de frecuencia dado y generalmente se mide o mide de dos maneras.
Potencia (W): un nivel lineal relativo a 1 vatio (vatios).
Ganar (dBm): un nivel proporcional relativo a 1 milivatio (milivatio).
→ Las dos expresiones se pueden convertir entre sí.
dBm = 10 x log [potencia mW]
mW = 10 ^ [ganancia dBm / 10 dBm]
En los sistemas inalámbricos, las antenas se utilizan para convertir las ondas de corriente en ondas electromagnéticas y, en el proceso de conversión, también "amplifican" las señales transmitidas y recibidas. La ganancia de la antena se mide en "dBi".
Como la energía de onda electromagnética en el sistema inalámbrico se genera mediante la amplificación de la energía de transmisión del dispositivo de transmisión y la antena superpuesta, la medida de la energía de transmisión, la mejor es la misma medida: ganancia (dB), por ejemplo, la potencia del dispositivo de transmisión es de 100 mW o 20 dBm; la ganancia de la antena es de 10dBi, entonces.
Energía de transmisión total = potencia de transmisión (dBm) + ganancia de antena (dBi)
= 20dBm + 10dBi
= 30dBm
O: = 1000 mW = 1 W
[Regla 3dB].
→ Cada dB es importante en un sistema de "baja potencia", especialmente recuerde la "regla de los 3dB".
Cada aumento o disminución de 3 dB significa duplicar o reducir a la mitad la potencia: -3 dB = 1/2 potencia
-3 dB = 1/2 potencia
-6 dB = 1/4 de potencia
+3 dB = 2x potencia
+6 dB = 4x potencia
Por ejemplo, 100 mW tiene una potencia de transmisión inalámbrica de 20 dBm, mientras que 50 mW tiene una potencia de transmisión inalámbrica de 17 dBm y 200 mW tiene una potencia de transmisión de 23 dBm.
Indicadores de parámetros principales de la antena
La antena relación de adelante hacia atrás es la relación entre la densidad de flujo de potencia en la dirección de radiación máxima de la aleta principal (especificada como 0 °) y la densidad de flujo de potencia máxima cerca de la dirección opuesta (especificada dentro de 180 ° ± 30 °) F / B = 10log (potencia hacia adelante / potencia hacia atrás).
El ángulo de inclinación eléctrica hacia abajo es la radiación máxima que apunta a la superficie de radiación vertical de la antena de comunicación y el ángulo de la antena normal.
La antena de comunicación se divide en antena de inclinación descendente fija y antena de inclinación eléctrica según sea compatible con el ajuste de inclinación descendente eléctrico: la antena de inclinación descendente fija se refiere a la antena de ángulo de inclinación descendente fija generada por la asignación de amplitud y fase de la matriz de la unidad de radiación de la antena de acuerdo con el demanda de cobertura inalámbrica; y la antena de inclinación eléctrica se refiere a la diferencia de fase de diferentes unidades de radiación en la matriz a través de la unidad de desplazamiento de fase para producir un estado de inclinación hacia abajo de la aleta principal de radiación diferente, generalmente el estado de inclinación hacia abajo de la antena de inclinación eléctrica Solo dentro de un cierto rango de ángulo ajustable.
En la dirección del diagrama suelen tener dos colgajos o más colgajos, que es el colgajo más grande llamado colgajo principal, el resto del colgajo llamado colgajo secundario. El ángulo entre los dos puntos de media potencia del flap principal se define como el ancho del flap (haz) del diagrama de dirección de la antena. Llamado ancho de solapa de media potencia (ángulo). Cuanto más estrecha sea la anchura de la solapa de la solapa principal, mejor será la dirección y más fuerte será la antiinterferencia. capacidad. En términos generales, cuanto más estrecho sea el ancho del haz de la aleta principal de la antena, mayor será la ganancia de la antena.
Ganancia de antena y tamaño de antena y ancho de haz de la relación.
Cuanto más plano sea el "neumático", más concentrada será la señal, mayor será la ganancia, mayor será el tamaño de la antena y menor será el ancho del haz.
→ 3 puntos importantes a los que prestar atención en particular
1. Antenas son dispositivos pasivos y no generan energía. La ganancia de la antena es solo la capacidad de enfocar la energía de manera efectiva en una dirección particular para irradiar o recibir ondas electromagnéticas.
2, la ganancia de la antena se genera mediante la superposición de osciladores. Cuanto mayor sea la ganancia, mayor será la longitud de la antena. Ganar aumentar 3dB, duplicar el volumen.
3, cuanto mayor sea la ganancia de la antena, mejor será la direccionalidad, cuanto más concentrada sea la energía, más estrecha será la aleta de onda.
La relación de onda estacionaria de voltaje (VSWR) de la antena es la antena como una carga de línea de transmisión no consuntiva, en la línea de transmisión a lo largo de la onda estacionaria de voltaje generada en el gráfico, la relación entre su valor máximo y el valor mínimo.
La relación VSWR se genera, se debe a que la transmisión de energía de la onda incidente al extremo de entrada de la antena no es toda absorbida (radiación) generada por la iteración de la onda reflejada y formada. cuanto mayor sea la VSWR, mayor será la reflexión y peor será la coincidencia. En el sistema de comunicaciones móviles, los requisitos generales del VSWR son inferiores a 1,5.
Voltaje de la señal de entrada de la antena y relación de la corriente de la señal, conocida como impedancia de entrada de la antena. General antena de comunicación móvil impedancia de entrada de 50Ω.
Impedancia de entrada y estructura de antena, tamaño y longitud de onda, en el rango de frecuencia de trabajo requerido, de modo que la impedancia de entrada de la parte imaginaria es muy pequeña y la parte real está bastante cerca de 50Ω, que es la antena y la línea de alimentación en una buena impedancia. debe ser el partido.
El fenómeno de intermodulación se produce por la banda de frecuencia fuera de las dos o más frecuencias portadoras mezcladas en la banda después de los nuevos componentes de frecuencia, lo que da como resultado un fenómeno de degradación del rendimiento del sistema. Mayor potencia transmitir señales generalmente se mezclan para producir señales de intermodulación que terminan en la banda de recepción, donde la señal recibida por la antena de la estación base suele ser de menor potencia. Si la señal de intermodulación tiene una potencia similar o superior a la señal recibida real, el sistema puede confundir la señal de intermodulación con la señal real.
El aislamiento representa la proporción de la señal enviada a un puerto (una polarización) de la antena de polarización dual que aparece en el otro puerto (la otra polarización).
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