სიახლეები - ანტენის თეორია - ძირითადი პარამეტრები

ეს თავი წარმოგვიდგენს უსადენო კომუნიკაციის ფუნდამენტურ პარამეტრებს, რაც მიზნად ისახავს საკომუნიკაციო სისტემებში ანტენების როლის უკეთ გააზრებას. უსადენო კომუნიკაცია ხორციელდება ელექტრომაგნიტური ტალღების სახით, რაც აუცილებელს ხდის ტალღების გავრცელების მახასიათებლების გაგებას.

ამ თავში განვიხილავთ შემდეგ პარამეტრებს:

• სიხშირე
• ტალღის სიგრძე
• წინაღობის შესაბამისობის განსაზღვრა
• VSWR და არეკლილი სიმძლავრე
• გამტარუნარიანობა
• პროცენტული გამტარუნარიანობა
• გამოსხივების ინტენსივობა

ახლა კი, მოდით, დეტალურად განვიხილოთ ისინი.

სიხშირე:

სტანდარტული განმარტების თანახმად, სიხშირე არის ტალღის გამეორებების რაოდენობა დროის ერთეულში. მარტივად რომ ვთქვათ, სიხშირე აღწერს, თუ რამდენად ხშირად ხდება მოვლენა. პერიოდული ტალღა მეორდება ყოველ T წამში (ერთი პერიოდი) და მისი სიხშირე დროის პერიოდის T შებრუნებული სიდიდეა.

მათემატიკურად, ეს შემდეგნაირად გამოიყურება:

$$f = \frac{1}{T}$$

•F წარმოადგენს პერიოდული ტალღის სიხშირეს, ხოლო

•T არის ერთი სრული ციკლის დასასრულებლად საჭირო დრო.

სიხშირე იზომება ჰერცებში, შემოკლებით Hz.

ზემოთ მოცემული ფიგურა ასახავს სინუსოიდურ ტალღას, სადაც ძაბვა (mV-ში) დროის ფუნქციად (ms) არის გამოსახული. ეს ტალღური ფორმა მეორდება ყოველ 2t მილიწამში; შესაბამისად, მისი პერიოდი T = 2t ms, ხოლო სიხშირე f = 1/(2t) kHz.

ტალღის სიგრძე:

სტანდარტული განმარტების თანახმად, ორ ზედიზედ პიკს ან ორ ზედიზედ ვარდნას შორის მანძილს ტალღის სიგრძე ეწოდება.

მარტივად რომ ვთქვათ, ტალღის სიგრძე არის მანძილი ორ მიმდებარე დადებით პიკს ან ორ მიმდებარე უარყოფით პიკს შორის. ქვემოთ მოცემულ ფიგურაზე ნაჩვენებია პერიოდული ტალღის ფორმა, სადაც აღნიშნულია ტალღის სიგრძე (λ) და ამპლიტუდა. რაც უფრო მაღალია სიხშირე, მით უფრო მოკლეა ტალღის სიგრძე და პირიქით.

ტალღის სიგრძის ფორმულაა:

$$\ლამბდა = \frac{c}{f}$$

•λ წარმოადგენს ტალღის სიგრძეს

•C არის სინათლის სიჩქარე ($3 \x10^8$ მეტრი წამში)

• F არის სიხშირე

ტალღის სიგრძე λ გამოისახება სიგრძის ერთეულებში, როგორიცაა მეტრი, ფუტი ან ინჩი. ხშირად გამოყენებული ერთეულია მეტრი.

წინაღობის შესაბამისობა:

სტანდარტული განმარტების თანახმად, იმპედანსის შესაბამისობა ხდება მაშინ, როდესაც გადამცემის იმპედანსი დაახლოებით ტოლია მიმღების იმპედანსის.

ანტენასა და წრედს შორის საჭიროა წინაღობის შესაბამისობა. ანტენასა და მიმღებს ან გადამცემს შორის მაქსიმალური სიმძლავრის გადაცემის მისაღწევად, ანტენის, გადამცემი ხაზის და წრედის წინაღობები უნდა იყოს შესაბამისობაში.

შესაბამისობის აუცილებლობა
რეზონანსულ მოწყობილობებს შეუძლიათ ოპტიმალური გამომავალი სიგნალის მიწოდება გარკვეულ ვიწროზოლოვან სიხშირეებში. როგორც რეზონანსულ მოწყობილობას, ანტენას შეუძლია მიაღწიოს უკეთეს გამომავალ სიგნალს, როდესაც მისი წინაღობა სწორად არის შეთანხმებული.

• როდესაც ანტენის წინაღობა თავისუფალი სივრცის წინაღობას ემთხვევა, ანტენის მიერ გამოსხივებული სიმძლავრე ეფექტურად გადაიცემა

• მიმღები ანტენის შემთხვევაში, მისი გამომავალი წინაღობა უნდა ემთხვეოდეს მიმღები გამაძლიერებლის წრედის შემავალი წინაღობას

• გადამცემი ანტენის შემთხვევაში, მისი შემავალი წინაღობა უნდა ემთხვეოდეს გადამცემი გამაძლიერებლის გამომავალ წინაღობას, ასევე გადამცემი ხაზის დამახასიათებელ წინაღობას.

წინაღობა იზომება ომებში, რაც აღინიშნება სიმბოლოთი Z.

VSWR და არეკლილი სიმძლავრე：

სტანდარტული განმარტების მიხედვით, მდგარ ტალღაში მაქსიმალური ძაბვისა და მინიმალურ ძაბვის თანაფარდობას მდგარ ტალღაში ძაბვის თანაფარდობა (VSWR) ეწოდება.

როდესაც ანტენის, გადამცემი ხაზისა და წრედის წინაღობები შეუსაბამოა, სიმძლავრის ეფექტურად გამოსხივება შეუძლებელია; ამის ნაცვლად, სიმძლავრის ნაწილი უკან აირეკლება.

ძირითადი მახასიათებლებია —

• პარამეტრს, რომელიც მიუთითებს წინაღობის შეუსაბამობის ხარისხზე, ეწოდება ძაბვის მდგომი ტალღის თანაფარდობა (VSWR)

• VSWR ნიშნავს ძაბვის მდგომი ტალღის თანაფარდობას და ასევე ხშირად მოიხსენიება, როგორც SWR

• რაც უფრო დიდია იმპედანსის შეუსაბამობა, მით უფრო მაღალია VSWR მნიშვნელობა

• ეფექტური გამოსხივების მისაღწევად, VSWR-ის იდეალური მნიშვნელობაა 1:1

• არეკლილი სიმძლავრე ეხება პირდაპირი სიმძლავრის იმ ნაწილს, რომელიც იკარგება. არეკლილი სიმძლავრე და VSWR არსებითად აღწერს ერთსა და იმავე ფიზიკურ მოვლენას სხვადასხვა პერსპექტივიდან.

გამტარუნარიანობა:

სტანდარტული განმარტების თანახმად, კონკრეტული კომუნიკაციისთვის გამოყოფილ განსაზღვრულ ტალღის სიგრძის დიაპაზონში სიხშირის დიაპაზონს გამტარობა ეწოდება.

როდესაც სიგნალი გადაიცემა ან მიიღება, ის მოქმედებს გარკვეული სიხშირის დიაპაზონში. ეს კონკრეტული სიხშირის დიაპაზონი ენიჭება კონკრეტულ სიგნალს, რათა თავიდან იქნას აცილებული სხვა სიგნალების ჩარევა გადაცემის დროს.

• გამტარუნარიანობა გულისხმობს სიხშირის დიაპაზონს სიგნალის გადაცემის მაღალი და დაბალი სიხშირის ზღვრებს შორის

• გამტარუნარიანობის გამოყოფის შემდეგ, სხვები ვეღარ გამოიყენებენ მას

• მთელი სპექტრი დაყოფილია გამტარუნარიანობის სეგმენტებად, რომელთაგან თითოეული მინიჭებულია სხვადასხვა გადამცემებისთვის

ჩვენს მიერ განხილულ გამტარობას ასევე შეიძლება ვუწოდოთ აბსოლუტური გამტარობა.

პროცენტული გამტარუნარიანობა:

სტანდარტული განმარტების მიხედვით, აბსოლუტური გამტარობისა და მისი ცენტრალური სიხშირის თანაფარდობას პროცენტული გამტარობა ეწოდება.

დიაპაზონში სიხშირეს, სადაც სიგნალის სიძლიერე მაქსიმუმს აღწევს, რეზონანსული სიხშირე ეწოდება, ასევე ცნობილი როგორც დიაპაზონის ცენტრალური სიხშირე და აღინიშნება როგორც fC.

• დიაპაზონის უფრო მაღალი და დაბალი სიხშირეები შესაბამისად fH და fL-ით აღინიშნება

• აბსოლუტური გამტარობა მოცემულია fH − fL-ით

• სიხშირული დიაპაზონის სიგანის შესაფასებლად აუცილებელია მისი წილადური ან პროცენტული გამტარობის გამოთვლა.

პროცენტული გამტარობა გამოითვლება სიხშირის ვარიაციების დიაპაზონის გასაგებად, რომლის დამუშავებაც კომპონენტს ან სისტემას შეუძლია.

•fH აღნიშნავს უფრო მაღალ სიხშირეს

•fL აღნიშნავს დაბალ სიხშირეს

•fc აღნიშნავს ცენტრალურ სიხშირეს

რაც უფრო დიდია პროცენტული გამტარობა, მით უფრო ფართოა არხის გამტარობა.

რადიაციის ინტენსივობა:

გამოსხივების ინტენსივობა განისაზღვრება, როგორც მყარი სხეულის კუთხის ერთეულზე გამოსხივებული სიმძლავრე.

ანტენა უფრო ინტენსიურად ასხივებს გარკვეული მიმართულებით, რაც შეესაბამება მის მაქსიმალურ გამოსხივების ინტენსივობას. გამოსხივების მაქსიმალური შესაძლო დიაპაზონი ხასიათდება გამოსხივების ინტენსივობით.

მათემატიკური გამოხატულება
გამოსხივების ინტენსივობა მიიღება გამოსხივებული სიმძლავრის სიმკვრივის რადიალური მანძილის კვადრატზე გამრავლებით: