Antena
Conocimientos básicos de medición de antenas
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El conocimiento básico de la medición de antenas involucra múltiples aspectos, incluidas las funciones de la antena, los parámetros de rendimiento, los métodos de medición y los entornos de prueba. La siguiente es una explicación detallada de los conocimientos básicos de medición de antenas:
1ã La función de la antena
La antena es un componente clave de los sistemas de comunicación inalámbrica y sus funciones principales incluyen:
Radiación direccional o recepción de señales de ondas de radio: en el estado de transmisión, la antena convierte la energía electromagnética de alta frecuencia en la línea de transmisión en ondas electromagnéticas en el espacio libre; En el estado de recepción, las ondas electromagnéticas en el espacio libre se convierten en energía electromagnética de alta frecuencia en la línea de transmisión.
Conversión de energía: las antenas deben convertir de manera eficiente la energía de las ondas electromagnéticas propagadas por el sistema de alimentación en energía de ondas electromagnéticas, o convertir la energía de ondas electromagnéticas recibida en señales de corriente.
⢠Direccionalidad: las antenas pueden irradiar o recibir ondas electromagnéticas de manera direccional, concentrándolas en la dirección deseada tanto como sea posible.
Polarización: la antena debe poder emitir o recibir ondas electromagnéticas de la polarización especificada.
2ã Parámetros de rendimiento de la antena
Los parámetros de rendimiento de una antena son indicadores importantes para medir su rendimiento, e incluyen principalmente:
Ganancia: se refiere a la capacidad de una antena para amplificar la señal recibida, generalmente estrechamente relacionada con la direccionalidad.
Direccionalidad: describe la intensidad de la potencia de radiación de una antena en una dirección específica en relación con su estado de radiación omnidireccional.
Eficiencia: incluye la eficiencia de radiación de la antena y la eficiencia general; la primera considera las pérdidas de la antena y la segunda considera las pérdidas generales, como las pérdidas de conductores y dieléctricas de la antena.
Impedancia: la relación entre voltaje y corriente en el terminal de entrada de la antena, que es la carga del sistema alimentador y requiere una buena adaptación de impedancia con el sistema alimentador.
Relación de onda estacionaria (VSWR): refleja el grado de coincidencia entre la antena y el sistema alimentador.
Polarización: método de polarización mediante el cual una antena emite o recibe ondas electromagnéticas.
Banda de frecuencia operativa: el rango de frecuencia dentro del cual una antena puede funcionar normalmente.
3ã Método de medición de antena
La medición de los parámetros de la antena generalmente se lleva a cabo utilizando instrumentos como medidores de intensidad de campo, medidores de potencia, medidores de impedancia o analizadores de red, así como equipos de prueba especializados, como antenas estándar. Los métodos de medición incluyen:
Medición del patrón direccional de radiación: utilizando el método de antena fija o el método de antena giratoria, mida la intensidad de radiación de la antena en diferentes direcciones y dibuje el patrón direccional de radiación.
Medición de ganancia: utilizando el método de comparación, compare la antena probada con una antena estándar con ganancia conocida para determinar la ganancia de la antena probada.
Medición de impedancia: utilice el método de puente, el método de línea de medición o el método de frecuencia de barrido para medir la impedancia de entrada de la antena.
4ã Entorno de prueba
Para medir con precisión los parámetros de rendimiento de una antena, es necesario proporcionar un entorno de prueba ideal, que normalmente requiere:
⢠Terreno plano y abierto: sin barreras metálicas ni reflectores para reducir el impacto en la propagación de ondas electromagnéticas.
⢠Distancia de prueba suficiente: la distancia entre la antena probada y la antena auxiliar debe ser mayor que la distancia mínima de prueba de la antena para reducir los errores de medición causados por las diferencias de fase de las ondas electromagnéticas que inciden en la apertura de la antena probada. ⢠Cámara no reflectante (cámara anecoica de microondas): el revestimiento de la habitación está hecho de materiales absorbentes con forma de dientes afilados, que pueden absorber la mayor parte de la energía electromagnética que incide en las seis paredes de la habitación y simular condiciones de prueba de espacio libre bien.
Principio de antena
El principio de la antena implica principalmente la radiación y recepción de ondas electromagnéticas, así como la conversión de energía entre ondas guiadas y ondas del espacio libre. La siguiente es una explicación detallada del principio de la antena:
1ã Definición y función
Definición: Una antena es un dispositivo que puede irradiar efectivamente ondas electromagnéticas en una dirección específica en el espacio o recibir efectivamente ondas electromagnéticas desde una dirección específica en el espacio.
Función: Las antenas desempeñan un papel central en los sistemas de comunicación inalámbrica, responsables de convertir corrientes de alta frecuencia (u ondas guiadas) en ondas electromagnéticas e irradiarlas al espacio, o recibir y convertir ondas electromagnéticas en el espacio en corrientes de alta frecuencia.
2ã Principio de funcionamiento
1. Inducción electromagnética y radiación electromagnética:
El principio de funcionamiento de la antena se basa principalmente en los principios de inducción electromagnética y radiación electromagnética. Cuando una corriente de alta frecuencia pasa a través de una antena, genera campos eléctricos y magnéticos variables a su alrededor. Según la teoría del campo electromagnético de Maxwell, "un campo eléctrico cambiante genera un campo magnético y un campo magnético cambiante genera un campo eléctrico". Al excitarlo continuamente, se logra la propagación de la señal inalámbrica.
En el extremo transmisor, la antena convierte la corriente de alta frecuencia en ondas electromagnéticas y las irradia al espacio; En el extremo receptor, la antena captura ondas electromagnéticas en el espacio y las convierte en corrientes de alta frecuencia.
2. Conversión de energía:
La antena sirve como convertidor de energía, completando la conversión de energía entre ondas guiadas (o corrientes de alta frecuencia) y ondas del espacio libre. La antena transmisora convierte ondas guiadas en ondas del espacio libre, mientras que la antena receptora convierte ondas del espacio libre en ondas guiadas.
3. Direccionalidad y polarización:
Las antenas tienen cierta direccionalidad y pueden irradiar o recibir ondas electromagnéticas de manera direccional. Esto significa que la antena tiene capacidades de radiación o recepción más fuertes en direcciones específicas, mientras que capacidades más débiles en otras direcciones.
El modo de polarización de la antena es también una de sus características importantes, que determina el estado de polarización de la antena al emitir o recibir ondas electromagnéticas.
3ã Tipo de antena y características
Las antenas se pueden clasificar según diferentes criterios de clasificación, incluida la naturaleza de funcionamiento, el propósito, las características de la antena, la distribución de corriente, la banda de frecuencia, la portadora y la forma.
Los tipos de antenas comunes incluyen antenas de estaciones base móviles, antenas de transmisión, antenas de radar, antenas WIFI, antenas de teléfonos móviles, etc. Cada antena tiene sus escenarios de aplicación y características de rendimiento específicos.
4ã Diseño y optimización de antenas
La forma, el tamaño, el material y otros factores de una antena pueden afectar su rendimiento. Por lo tanto, el diseño de antenas debe considerar de manera integral múltiples factores, incluida la frecuencia de operación, la dirección de la radiación, el modo de polarización, los requisitos de ganancia, etc.
En el proceso de diseño, el software de simulación generalmente se utiliza para simulación y optimización para garantizar que la antena pueda cumplir con los requisitos de diseño.
¿Qué es una antena?
Una antena es un dispositivo electrónico que se utiliza para irradiar o recibir ondas electromagnéticas de manera efectiva en comunicación inalámbrica. Es un componente indispensable en los sistemas inalámbricos, responsable de convertir ondas guiadas (como el flujo de corriente en las líneas de transmisión) en ondas de radio (ondas electromagnéticas que se propagan en el espacio libre), o convertir ondas de radio en ondas guiadas. .
Las funciones específicas de una antena incluyen:
1. Radiación y recepción: en el extremo transmisor, la antena convierte las corrientes de alta frecuencia de los dispositivos electrónicos en ondas de radio y las irradia al espacio circundante. En el extremo receptor, la antena captura ondas de radio en el espacio y las convierte en corrientes de alta frecuencia para su posterior procesamiento mediante dispositivos electrónicos.
2. Conversión de energía: las antenas son el medio para la conversión de energía, que puede convertir la energía eléctrica de dispositivos electrónicos en energía de ondas de radio, o convertir la energía de ondas de radio en energía eléctrica.
3. Direccionalidad: muchas antenas están diseñadas con una direccionalidad específica, lo que significa que pueden irradiar o recibir ondas de radio de manera más efectiva en direcciones específicas. Las antenas direccionales pueden ayudar a mejorar la eficiencia de la comunicación, reducir la interferencia y aumentar la distancia de comunicación.
4. Polarización: La polarización de una antena se refiere a la dirección del campo electromagnético en el que irradia o recibe ondas de radio. Los métodos de polarización comunes incluyen polarización horizontal, polarización vertical, polarización circular y polarización elíptica. Diferentes métodos de polarización pueden tener diferentes ventajas y limitaciones en la comunicación.
5. Adaptación de impedancia: para transmitir y recibir ondas de radio de forma eficaz, las antenas deben tener una impedancia adaptada a las líneas de transmisión (como los alimentadores). Esto significa que la impedancia de entrada de la antena debe coincidir con la impedancia característica de la línea de transmisión para reducir la reflexión y la pérdida de energía durante la transmisión.
Existen varios tipos de antenas, incluidas, entre otras, antenas dipolo, antenas de cuadro, antenas parabólicas, antenas en espiral, antenas de matriz, etc. Cada antena tiene sus escenarios de aplicación específicos y características de rendimiento, como ganancia, direccionalidad y frecuencia. respuesta, modo de polarización, etc.
