Антени. Децибел (дБ, dB)

1.

Антени

2.

Антени | Децибел (дБ, dB)
ax = b
logab = x
23 = 8
log28 = 3
a – основа логарифму
log10b = lg b
lg – десятковий логарифм
Александр Белл
2

3.

Антени | Децибел (дБ, dB)
Децибел – співвідношення двох величин:
опорного рівня А0 до вимірюваної величини А.
Приклад розрахунку:
Значення у дБ додаються, у разах –
помножуються.
Альтернатива:
рази = 1,259дБ
3

4.

Антени | Децибел (дБ, dB)
дБм (dBm, dBmW) – За опорний рівень береться 1 мВт. Абсолютна
величина потужності.
дБі (dBi) – Децибели ізотропні. Величина характеризує направленість
антени: за основу взятий коефіцієнт спрямованої дії ідеального
ізотропного випромінювача.
дБд (dBd) – Делибели дипольні. Величина характеризує направленість
антени: за основу взятий коефіцієнт спрямованої дії дипольного
випромінювача.
4

5.

Антени | Параметри
1. Робоча смуга частот (частота резонансу).
2. Поляризація.
3. Діаграма спрямованості.
4. Коефіцієнт підсилення.
5. КСХ.
6. Імпеданс.
7. Конструктивні (парусність, маса etc.).
5

6.

Антени | Конденсатор
6

7.

Антени | Конденсатор і Диполь Герца
Сині – силові лінії електричного поля.
Червоні – магнітного.
7

8.

Антени | Дипольна антена – випромінення
Напівхвильовий симетричний вібратор.
λ – довжина хвилі на резонансній частоті вібратора.
8

9.

Антени | Дипольна антена – прийом
9

10.

Антени | Поляризація антени
Поляризація – площина в якій відбувається
коливання електричної складової поля.
При перпендикулярному розташуванні антен з
лінійною поляризацією на практиці в найгіршому
випадку втрати можуть скласти 20 дБ.
При круговій поляризації та лінійній – 3дБ.
10

11.

Антени | Поляризація антени | Вібратор
11

12.

Антени | Поляризація антени | WDS
12

13.

Антени | Діаграма спрямованості | Представлення
E-plane
(elevation plane, площина
підйому, вертикальна
площина)
H-plane
(horizontal plane,
горизонтальна площина)
13

14.

Антени | Діаграма спрямованості
Коефіцієнт підсилення антени (або коефіцієнт
направленої дії) – відношення значення максимума
головної пелюстки до максимума ідеального диполя
або ідеального ізотропного випромінювача.
Ширина діаграми спрямованості – кут головної
пелюстки за рівнем -3 дБ від максимума.
GdBi = GdBd + 2,15
14

15.

Антени | Діаграма спрямованості
15

16.

Антени | Коефіцієнт стійної хвилі (КСХ)
При випромінюванні в простір, частина енергії
повертається у антенно-фідерний тракт –
утворюється стояча хвиля.
Так само навпаки – частина енергії, що надходить з
простору, відбивається на кінці лінії, не потрапляючи
на вхід приймача.
Аналогічно частина енергії відбивається на
неузгоджених елементах тракту (різний імпеданс).
16

17.

Антени | Коефіцієнт стоячої хвилі (КСХ)
Wf — вхідна енергія.
Wr — відбита енергія.
КСХ може приймати значення від 1 до ∞.
17

18.

Антени | Коефіцієнт стоячої хвилі (КСХ)
КСХ = 1 – Ідеальна антена*
КСХ < 2 – Робочий діапазон антени на практиці**
18

19.

Антени | Коефіцієнт стоячої хвилі (КСХ)
КСХ=1 не означає
ідеальну антену.
Приклад: термінатор –
ідеально узгоджене
навантаження 50 Ом
(або 75 Ом). Всю
отриману потужність
він перетворює в
тепло.
Отже, КСХ в першу
чергу показує міру
узгодженості елементів
антенно-фідерного
тракту.
19

20.

Антени | Штирьові антени
Чвертьхвильовий
несиметричний вібратор
λ/4
Функціонально той самий
півхвильовий вібратор, але
замість одного з плечей земля.
20

21.

Антени | Штирьові антени
В якості землі (Ground
Plane, GP) може бути
лист металу, або його
електрична імітація у
вигляді металевих
стрижнів-противаг.
Без адекватної землі
антена належним
чином не працюватиме.
Приклад некоректного
встановлення.
21

22.

Антени | Штирьові антени | Переналаштування
Приклад:
Comet C150-BX
Увага, в паспорті
вказаний діапазон
переналаштування
антени, насправді
штирьова антена
не може працювати
одночасно в
такому широкому
діапазоні!
Антена підлаштовується під певну
резонансну частоту і працює з
задовільним КСХ в діапазоні ±2МГц
від цієї частоти
22

23.

Антени | Штирьові антени | Переналаштування
Настройка резонансної частоти по графіку (за відсутності аналізатора).
23

24.

Антени | Штир у стакані
Антена виробництва компанії Vitex, Київ
Налаштовується підрізанням гарячого елемента.
24

25.

Антени | Колінеарні антени
Складаються з декількох штирів
(2,3,5..) з’єднаних між собою
узгоджуючими елементами.
Складно переналаштовуються.
Всенаправлені в горизонтальній
площині, але мають більш
сплющену діаграму спрямованості,
за рахунок чого і більше підсилення.
25

26.

Антени | Колінеарні антени
Tran MAX, 2 елементи, налаштовується на резонансну частоту зміною
довжини одного з них строго за інструкцією.
26

27.

Антени | Петльовий вібратор
Петльовий симетричний вібратор – це
короткозамкнена антена.
Має трошки ширшу смугу робочих частот ніж
звичайний диполь.
Має більший імпеданс (близько 300 Ом).
27

28.

Антени | Петльовий вібратор
Можна змінювати діаграму направленості,
змінюючи відстань від антени до мачти
відповідно до інструкції.
28

29.

Антени | Хвильовий канал (Уда-Ягі або Ягі-Уда)
Направлена антена. В якості гарячого елемента зазвичай виступає
петльовий вібратор. Передбачає наявність рефлекторів та директорів.
29

30.

Антени | Хвильовий канал (Уда-Ягі або Ягі-Уда)
Приклад: AY1605D
30

31.

Антени | Логоперіодична антена
Широкосмугова направлена антена (смуга робочих частот
залежить від кількості елементів).
Використовується для моніторингу ефіру на напрямі або для
знаходження напрямку на джерело випромінювання.
31

32.

Антени | Дисконусна антена
Всенаправлена антена з дуже широким діапазоном робочих
частот.
32

33.

Антени | Дисконусна антена
Приклад: SIRIO SD-1300N
33

34.

Антени | Антенні решітки
https://youtu.be/ysNkjEnoRsU
34

35.

Антени | Антенні решітки
35

36.

Антени | Антенні решітки
36

37.

Антени | Підсилювачі та інжекція живлення
Ставиться якнайближче до антени. Призначений для
підсилення прийнятих слабких радіосигналів. Має
полярність. Потребує живлення.
МШП (LNA)
Встановлюється у тракт. Призначений для подачі
живлення на МШП. Має полярність. Потребує
живлення.
Інжектор живлення (Bias-tee)
37

38.

Антени | Сплітер
Ділить потужність сигналу порівну між узгодженим
вихідним навантаженням. Вносить втрати. Не
потребує живлення.
Пасивний сплітер
Ділить потужність сигналу порівну між узгодженим
вихідним навантаженням та відновлює потужність
сигналу завдяки вбудованому МШП. Не вносить
втрати. Потребує живлення.
Активний сплітер
38

39.

Антени | Блискавкозахист
Ставиться якнайближче до приймача (передавача).
Має бути під’єднаний до заземлення.
Може мати полярність. Бувають з пропусканням
живлення і без. Індукторний краще, особливо для
короткозамкнених антен.
Індукторний
Газорозряд
39

40.

Антени | Класичний тракт прийому
Антена
Приймач
1
Фідерна лінія
RF
in
RF
out
МШП
Сплітер
Інжектор
RF in
DC out
RF out
Приймач
2
Антена - МШП - фідер - інжектор - сплітер - приймачі
40

41.

Антени | Встановлення антен
41

42.

Антени | Встановлення антен
42

43.

Питання?

44.

Антени | Принцип взаємності
Існують два режими роботи антени: на передачу
та на прийом.
Якщо до клем антени А1 прикласти ЕРС то через
клеми антени А2 виникне ЕРС величиною І. Те ж
саме навпаки.
Висновки:
1) Коли для двох антен визначають коефіцієнт
передачі – немає різниці котра з них працює на
передачу, а котра на прийом.
2) Діаграма направленості та опір антени
однакові коли антена працює на передачу чи на
прийом.
3) Діаграма направленості антени не залежить
від того чи узгоджене навантаження на антену чи
ні.
44

45.

Портативні антени
Baofeng UV-5R
Yaesu FT-1DR
Laird VHF

46.

Маркування антен

47.

Вимірювання параметрів антен для
портативних радіостанцій
Антена розраховується для роботи з
корпусом радіостанції в ролі противаги.
Тому виміряти точні параметри можна
лише на стенді зробленому з
радіостанції.
У випадку антен з коаксіальними
роз’ємами можна отримати приблизні
результати (корпус аналізатора буде
працювати як противага)
Для антен Motorola вимірювання
проводити тільки на стенді. При чому на
платі всередині станції є узгодження

48.

Елементи узгодження
На частотах вище резонансної
імпеданс має індуктивний
характер.
Нижче резонансної – ємнісний.
Узгодження допомагає
компенсувати реактивний опір,
зробити вхідний опір ближчим до
50 Ом.