Feartan Antenna ann an Siostaman Conaltraidh
Tha antennas nam prìomh phàirt ann an siostaman conaltraidh gun uèir. ’S e an obair aca comharran dealain aig an inneal-sgaoilidh a thionndadh gu tonnan electromagnetic a bhios a’ sgaoileadh san fhànais, agus an uairsin am pròiseas cùil a dhèanamh aig a’ ghlacadair: a’ glacadh nan tonnan electromagnetic agus gan tionndadh air ais gu comharran dealain. Tha càileachd ceangal conaltraidh—bho raon agus earbsachd gu comas—air a bhuaidh gu mòr le feartan an antenna a thathar a’ cleachdadh. Mar sin, tha tuigse air paramadairean antenna deatamach do dhealbhadairean lìonraidhean, teicneòlaichean làraich, agus oileanaich cian-chonaltraidh.
1. Pàtran Rèididheachd
Tha am pàtran rèididheachd a’ toirt cunntas air mar a bhios lùth electromagnetic air a rèididheachd le antenna ann an diofar stiùiridhean san fhànais. Mar as trice, tha am pàtran seo air a chur an cèill mar ghraf 2D no 3D, a’ sealltainn neart an achaidh no cumhachd rèididheachd mar ghnìomh ceàrn. Tha dà roinn choitcheann ann:
– Antennas uile-stiùiridh, a bhios a’ sgaoileadh cumhachd gu cothromach ann am plèana sònraichte (m.e., am plèana còmhnard). Eisimpleirean: antennas aon-phòla/dà-phòla airson routers Wi-Fi no conaltradh rèidio.
– Bidh antennas stiùiridh a’ cur lùth ann an taobh sònraichte, ag àrdachadh buannachd san taobh sin. Nam measg tha antennas Yagi, parabolic, no adharcach ann an siostaman microwave agus saideal.
Ann am pàtrain rèididheachd, is iad na teirmean prìomh lobe (a tha a’ comharrachadh stiùireadh an rèididheachd as motha), lobe taobh (a tha a’ riochdachadh rèididheachd a bharrachd taobh a-muigh a’ phrìomh lobe), agus lobe cùil (a tha a’ riochdachadh an lobe chùil). Faodaidh lobes taobh àrd bacadh a chur air siostaman eile no bacadh fhaighinn bho stiùiridhean nach eilear ag iarraidh.
2. Buannachd Antenna
Is e buannachd tomhas air comas antenna lùth rèididhichte a chuimseachadh ann an stiùireadh an coimeas ri antenna iomraidh. Tha buannachd eadar-dhealaichte bho chumhachd rèididhichte; chan eil e a’ “cruthachadh” cumhachd, ach an àite sin bidh e ag atharrachadh sgaoileadh na lùtha gus a bhith nas stiùirichte. Mar as trice, tha buannachd air a chur an cèill mar:
– dBi: an coimeas ri antenna isotropic (antenna teòiridheach a bhios a’ sgaoileadh gu cothromach anns a h-uile taobh).
– dBd: an coimeas ri antenna dipole leth-tonn.
Tha antennaichean àrd-bhuannachd freagarrach airson conaltradh fad-astar no ceanglaichean puing-gu-puing. Ach, tha ceàrn beam nas cumhainge aca, agus mar sin feumaidh iad a bhith air an stàladh agus air an co-thaobhadh nas mionaidiche.
3. Leud Beam (Leud Beam)
Is e leud-beam tomhas de leud ceàrnach a’ phrìomh lobe, mar as trice air a thomhas aig -3 dB bhon mhullach (Leth-chumhachd Leud-beam/HPBW). Tha leud-beam cumhang a’ ciallachadh gu bheil an antenna gu math treòrachail (buannachd àrd), agus tha leud-beam farsaing a’ ciallachadh raon còmhdaich nas fharsainge ach buannachd nas ìsle.
Ann an tagraidhean practaigeach:
– Feumaidh stèiseanan bunaiteach ceallach cothromachadh a dhèanamh eadar leud beam agus còmhdach roinne.
– Mar as trice bidh ceanglaichean meanbh-tonn eadar togalaichean a’ cleachdadh leudan beam cumhang gus bacadh a lughdachadh agus SNR a leasachadh.
4. Polarachadh
Tha polarachadh a’ toirt cunntas air treòrachadh raon dealain (E-field) na tonn a tha air a sgaoileadh le antenna. Am measg nan seòrsaichean tha:
– Poilearachd loidhneach: còmhnard no dìreach.
– Poilearachd chruinn: poilearachd chruinn air an làimh dheis (RHCP) no poilearachd chruinn air an làimh chlì (LHCP).
– Poilearachd eliptigeach: cruth cumanta nuair nach eil na co-phàirtean còmhnard is dìreach cothromach.
Tha co-thaobhadh pòlarachaidh eadar an tar-chuir agus an glacadair deatamach. Mura h-eil na pòlarachaidhean co-ionnan, bidh call co-ionnan pòlarachaidh ann, agus faodaidh seo an cumhachd a gheibhear a lùghdachadh gu mòr. Bithear gu tric a’ cleachdadh pòlarachadh cruinn ann an conaltradh saideal agus ann an suidheachaidhean ioma-shlighe sònraichte leis gu bheil e nas seasmhaiche ri atharrachaidhean treòrachaidh.
5. Impedance agus Maidseadh
Tha bacadh cuir a-steach aig antennas a tha a’ freagairt gu h-iomchaidh ri bacadh na loidhne tar-chuir (mar as trice 50 Ω no 75 Ω). Bidh mì-cho-fhreagarrachd bacadh ag adhbhrachadh meòrachadh comharran air ais chun an tar-chuir, agus tha na buaidhean a leanas aca:
- Lùghdachadh cumhachd èifeachdach air a thar-chur.
– Saobhadh agus teasachadh an inneil-sgaoilidh.
Is iad na paramadairean coitcheann airson measadh a dhèanamh air co-fhreagarrachd:
– VSWR (Co-mheas Tonn Seasamh Bholtaids): mar as fhaisge air 1:1 ’s ann as fheàrr.
– Call Tilleadh (dB): mar as motha an luach (m.e. 15 dB, 20 dB) ’s ann as fheàrr.
Faodar maidseadh impedance a choileanadh tro dhealbhadh antenna, cleachdadh lìonraidhean maidseadh, no taghadh chàbaill is luchd-ceangail iomchaidh.
6. Leud-bann antenna
Tha leud-bann a’ toirt iomradh air raon tricead obrachaidh antenna a tha fhathast a’ coinneachadh ri slatan-tomhais coileanaidh sònraichte (me, VSWR < 2 no call tilleadh > 10 dB). Tha antennas cumhang-bann ann nach eil as fheàrr ach aig raon tricead cumhang, agus tha antennas leathann-bann no eadhon ultra-leathann-bann ann.
Ann an siostaman ùr-nodha leithid LTE, 5G, agus Wi-Fi 6/6E, tha leud-bann antenna deatamach oir feumaidh innealan obrachadh air seanalan farsaing no ioma-bhanna. Bithear gu tric a’ cleachdadh antennas ioma-bhanna ann am fònaichean sgairteil gus taic a thoirt do iomadh seirbheis aig an aon àm, ged a tha na dealbhaidhean aca nas iom-fhillte air sgàth gainnead àite.
7. Èifeachdas antenna
Tha èifeachdas a’ toirt cunntas air dè an ìre den chumhachd dealain a tha a’ dol a-steach do antenna a thèid a thionndadh gu rèididheachd electromagnetic. Faodaidh call tighinn bho:
– strì an t-seoltaiche (call ohmic),
– Call dielectric air an t-substrate (airson antennas microstrip),
– Call air lìonra co-ionnan,
– Ceangal ri co-phàirtean mun cuairt (m.e. còmhdach, bataraidh, plèana beag talmhainn).
Tha èifeachdas ìosal a’ ciallachadh gu bheil tòrr cumhachd air a “chall” ri teas, a’ lughdachadh an raoin. Ann an innealan beaga mar nodan IoT no fònaichean-làimhe, tha èifeachdas na dhùbhlan mòr leis gu bheil meud an antenna mòran nas lugha na an tonn-fhaid air leth freagarrach.
8. Stiùireadh agus a Ceangal ri Buannachd
'S e tomhas a th' ann an stiùireadh air dè cho "stiùiridh" 's a tha antenna, stèidhichte a-mhàin air a phàtran rèididheachd agus gun chall a-staigh a ghabhail a-steach. 'S e buannachd an stiùireadh air iomadachadh leis an èifeachdas. Gu bun-bheachdail:
Buannachd = Treòrachadh × Èifeachdas
Mar sin, is dòcha gum bi treòrachadh àrd aig antenna ach chan eil buannachd cho àrd ris a bheil dùil ma tha na call àrd. Ann an dealbhadh siostam, tha an dà chuid cudromach: treòrachadh gus còmhdach fòcasach a chruthachadh, agus èifeachdas gus dèanamh cinnteach nach tèid cumhachd a chall.
9. Co-mheas Aghaidh-gu-Cùl (F/B)
Tha an Co-mheas Aghaidh-ri-Cùl a’ comharrachadh co-mheas na cumhachd tar-chuir aig an aghaidh (prìomh lobe) ris a’ chùl. Tha luach F/B àrd ion-mhiannaichte airson antenna stiùiridh gus gabhail/faighinn cùil a lughdachadh. Tha am paramadair seo cudromach airson:
– Antenna Yagi airson Tbh no rèidio,
– Ceangal puing gu puing gus bacadh bhon chùl a lùghdachadh,
– Siostaman le iomadh tar-chuir san aon àite (roinneadh làraich).
10. Factaran Àrainneachdail is Stàlaidh
Chan e a-mhàin an dealbhadh a tha a’ dearbhadh feartan antenna ach cuideachd an àrainneachd stàlaidh. Faodaidh àirde antenna, cho faisg ‘s a tha e air meatailt, treòrachadh, fad a’ chàball, càileachd a’ cheangail, agus cnapan-starra corporra (togalaichean, craobhan) pàtran an rèididheachd atharrachadh agus coileanadh a lughdachadh. Faodaidh iongantas ioma-shligheach (meòrachadh) an comharra a neartachadh no a lagachadh aig puing sònraichte. Mar sin, bidh deuchainnean achaidh leithid tomhais RSSI agus SNR agus deuchainnean dràibhidh gu tric air an dèanamh gus dèanamh cinnteach gu bheil an antenna ag obair mar a bha dùil.
Co-dhùnadh
Chan e dìreach "sgaoilearan comharran" a th' ann an antennas, ach innealan electromagnetic le measgachadh de fheartan teicnigeach: pàtran rèididheachd, buannachd, leud-beam, polarachadh, bacadh agus maidseadh, leud-bann, èifeachdas, stiùireadh, agus co-mheas aghaidh-gu-cùl. Bidh na paramadairean sin a’ dearbhadh raon, càileachd comharran, strì an aghaidh bacadh, agus earbsachd siostam conaltraidh. Ann an cleachdadh, feumaidh taghadh antenna beachdachadh air riatanasan an tagraidh (astar, tricead, gluasaid, agus àrainneachd), agus dèanamh cinnteach gu bheil an stàladh ceart ann gus an coileanadh dealbhaichte a choileanadh.
