|
原則 アンテナ 送信に使用されます 無線機 または電磁部品のアンテナを受信します。 無線通信、無線、テレビ、レーダー、ナビゲーション、電子対策、リモートセンシング、電波天文学、その他のエンジニアリングシステムはすべて、電磁波を使用して情報を送信し、アンテナを使用して機能します。 また、電磁波によって伝達されるエネルギーに関しては、信号エネルギー放射は必要なアンテナではありません。 アンテナは通常リバーシブルで、XNUMXつのアンテナと同じです。 送信アンテナは受信アンテナとして使用できます。 送信または受信は、同じ基本特性パラメータを持つアンテナと同じです。 これがアンテナ相反定理です。 \ nネットワークの語彙では、アンテナは特定のテストを指し、一部は関連しており、一部の人々は特にいくつかの特別な関係を参照して、裏口のショートカットを通過できます。
アウトライン
1.アンテナ
1.3.2アンテナ指向性の向上
1.3.3アンテナゲイン
1.3.4ビーム幅
1.3.5フロント比率をバックアップする
1.3.6アンテナは一定の近似式を得る
1.3.7アッパーサイドローブ抑制
1.3.8アンテナダウンチルト
1.4.1二重偏波アンテナ
1.4.2偏波損失
1.4.3偏波分離
1.5アンテナ入力インピーダンスZinは
1.6アンテナの動作周波数範囲（帯域幅）
使用さ1.7移動通信基地局アンテナ、リピータアンテナと室内アンテナ
1.7.1パネルアンテナ
1.7.1a基地局アンテナの基本的なテクニカル指標の例
高利得パネルアンテナの1.7.1b形成
1.7.2高利得グリッドパラボラアンテナ
1.7.3八木指向性アンテナ
1.7.4屋内天井のアンテナ
1.7.5屋内ウォールマウントアンテナ
2.波動伝搬のいくつかの基本的な概念
2.1自由空間通信距離方程式
2.2 VHFと視線のマイクロ波伝送線路
2.2.1距離に究極の外観
地面に平面内2.3波伝搬特性
電波のマルチパス伝搬2.4
2.5回折波の伝播
伝送ラインの3.1タイプ
3.2伝送線路の特性インピーダンス
3.3フィーダ減衰係数
3.4マッチングコンセプト
3.5リターン·ロス
3.6 VSWR
3.7バランシングデバイス
3.7.1波長バラン半分
バランスのとれた3.7.2四半期の波長 - アンバランス機器
4。 特徴
アンテナまたは デバイスの空間（情報）から電磁放射を受信します。
放射線または無線装置は電波を受信します。 重要な部分は、無線通信機器、レーダー、電子戦機器、電波航法機器です。 アンテナは通常、金属線（ロッド）で作られているか、前者で作られた金属表面はワイヤーアンテナと呼ばれ、アンテナとして知られています。 電波を放射するためのアンテナ、前記送信アンテナは、送信機に送られ、エネルギーは交流電磁エネルギー空間に変換される。 得られた空間からの電磁エネルギーが受信機に与えられた交流エネルギーに変換される、電波を受信するためのアンテナ、前記受信アンテナ。 通常、単一のアンテナを送信アンテナとして使用できますが、受信アンテナは、デュプレクサが同時に送信および受信できるアンテナと同様に使用することもできます。 ただし、一部のアンテナは受信アンテナにのみ適しています。
アンテナの主な電気的パラメータ（パターン、ゲイン係数、入力インピーダンス、帯域幅効率）の電気的特性について説明します。 アンテナパターンは、電界強度次元グラフィックスの空間分布上の球（波長よりはるかに大きい半径）のいずれかに対するアンテナに対する球の中心です。 通常、1つの相互に垂直な平面方向グラフの最大放射方向が含まれます。 電磁波を放射または受信する特定の方向に集中するために、前記アンテナ指向性アンテナ、図１に示される方向、デバイスは、有効距離を増加させて、ノイズ耐性を改善することができる。 検索、ナビゲーション、指向性通信、その他のタスクなど、アンテナパターンの特定の機能を使用できます。 アンテナの指向性をさらに向上させるために、特定の規則に従って同じタイプのアンテナ配置をいくつか組み合わせてアンテナアレイを形成できる場合があります。 アンテナのゲイン係数は次のとおりです。アンテナを目的の無指向性アンテナに交換した場合、アンテナは最大電界強度の元の方向にあり、同じ距離でも同じ電界強度条件が生成されます。無指向性アンテナへの入力電力は次のとおりです。実際のアンテナ電力比への入力。 現在、最大約10の大きなマイクロ波アンテナゲイン係数。アンテナの形状と動作波長比が大きいほど指向性が強くなり、ゲイン係数も高くなります。 入力インピーダンスはアンテナインピーダンスの入力で表され、通常はXNUMXつの部分の抵抗とリアクタンスが含まれます。 受信した値に影響し、送信機とフィーダーが一致します。 効率は次のとおりです。アンテナ放射電力とその入力電力比。 エネルギー変換の効果を完全にするのはアンテナの役割です。 帯域幅とは、周波数範囲を操作する際の要件を満たすためのアンテナの主要業績評価指標を指します。 電気パラメータを送信または受信するためのパッシブアンテナは同じです。これはアンテナの相反性です。 軍用アンテナは、軽量で柔軟性があり、セットアップが簡単で、不死身の能力やその他の特別な要件を隠すのに適しています。
アンテナ：
アンテナの多くの形状、用途、周波数、構造分類。 多くの場合、T字型の逆L字型アンブレラアンテナを使用する長中帯域。 一般的に使用される短波長は、バイポーラ、ケージ、ダイヤモンド、対数周期アンテナ、フィッシュボーンアンテナです。 FMリードアンテナセグメントが一般的に使用されています（八木アンテナ）、ヘリカルアンテナ、コーナーリフレクターアンテナ。 ホーンアンテナ、パラボラリフレクターアンテナなど、一般的に使用されるマイクロ波アンテナ。 移動局は、ホイップアンテナなどの無指向性アンテナに水平面を使用することがよくあります。 図2に示すアンテナの形状。アクティブデバイスはアクティブアンテナを備えたアンテナと呼ばれ、ゲインを上げて小型化を実現するために、受信アンテナ専用です。 アダプティブアンテナは、アンテナアレイおよびアダプティブプロセッサシステムであり、各アレイ要素のアダプティブ出力によって処理されるため、通信、レーダー、およびその他の機器の耐性を向上させるために、出力信号が最小の最大有用信号出力になります。 マイクロストリップアンテナは、金属XNUMX階の片側と反対側で誘電体基板の金属放射要素に取り付けられています。同じ形状の航空機表面で構成され、小型、軽量で、高速航空機に適しています。アンテナ
分類：
①プレス作業の性質は、送信アンテナと受信アンテナに分けることができます。
②目的通信アンテナ、ラジオアンテナ、TVアンテナ、レーダーアンテナに応じて分割できます。
③プレス動作波長は、長波アンテナ、長波アンテナ、AMアンテナ、短波アンテナ、FMアンテナ、マイクロ波アンテナに分けられます。
④プレス構造と動作原理は、ワイヤーアンテナとアンテナなどに分けることができます。 アンテナパターン、指向性、ゲイン、入力インピーダンス、放射効率、偏波、周波数の特性パラメータを説明してください
寸法点によるアンテナは、XNUMXつのタイプに分けることができます。
アンテナ
一次元および二次元アンテナアンテナ
一次元ワイヤーアンテナは、ワイヤーや電話回線で使用されるワイヤーなどの多くのコンポーネント、または古いウサギの耳を使用する前のテレビのケーブルのような巧妙な形状で構成されています。 モノポールアンテナとXNUMX段XNUMX段基本XNUMX次元アンテナ。
多様な次元のアンテナ、シート（正方形の金属）、アレイのような（良い組織スライスの束のXNUMX次元モデル）、およびトランペット型の皿。
アプリケーションに応じたアンテナは、次のように分類できます。
ハンドヘルドステーションアンテナ、カーアンテナ、ベースアンテナのXNUMXつのカテゴリ。
個人用のハンドヘルドユニットハンドヘルドトランシーバーアンテナは、アンテナ、一般的なゴム製アンテナ、ホイップアンテナのXNUMXつのカテゴリに分類されます。
オリジナルデザインのカーアンテナは、車両通信アンテナに取り付けられています。最も一般的なのは、最も広く吸盤アンテナです。 車両アンテナ構造はまた、短縮されたXNUMX/XNUMX波長、中央加算タイプの感覚、XNUMX/XNUMX波長、デュアル半波長アンテナ形式を備えています。
通信システム全体の基地局アンテナは、特に通信局の通信ハブとして非常に重要な役割を果たします。 一般的に使用されるグラスファイバー基地局アンテナには、高利得アンテナ、ビクトリアアレイアンテナ（XNUMXつのリングアレイアンテナ）、指向性アンテナがあります。
放射線:
アンテナ放射するアンテナに接続したコンデンサは、コンデンサの過程で放射さ
そこにワイヤー交流電流が流れ、電磁放射が発生する可能性があり、放射の能力とワイヤーの長さと形状。 図aに示すように、XNUMX本のワイヤーが近接している場合、ワイヤー間の電界はXNUMXつに結合されるため、放射は非常に弱くなります。 b、cに示すように、XNUMX本のワイヤーを開きます。周囲の空間に広がる電界である放射線です。 ワイヤの長さLが波長λよりもはるかに短い場合、放射は弱いことに注意する必要があります。 ワイヤーの長さLを波長と比較すると、ワイヤーは電流を大幅に増加させるため、強い放射を形成する可能性があります。
1.2 ダイポールアンテナ
ダイポールは古典的なアンテナであり、最も広く使用されています。単一の半波長ダイポールサイトは、単独で使用することも、給電パラボラアンテナとして使用することもできますが、複数の半波長ダイポールアンテナアレイを形成することもできます。 ダイポールと呼ばれる同じ長さの発振器のアーム。 図1.2aに示すように、各アームの長さはXNUMX/XNUMX波長であり、半波長発振器の長さであり、前述の半波長ダイポールです。 また、半波長ダイポール型があり、全波ダイポールを細長い長方形の箱に変換したものと見なすことができ、この細長い長方形の両端を重ねた全波長ダイポールを等価発振器と呼びます。 、発振器の長さは波長の半分に相当することに注意してください。これは、図に示すように、半波長等価発振器と呼ばれます。
1.3.1指向性アンテナ
送信アンテナの基本的な機能の1.3.1つは、フィーダーから周囲の空間に放射されるエネルギーを取得することです。1.3.1つの基本的な機能は、目的の方向に放射されるエネルギーの大部分です。 垂直に配置された半波長ダイポールは、「ドーナツ」型の1.3.1次元パターンのフラットを持っています（図1.3.1a）。 図XNUMXbと図XNUMXcは、そのXNUMXつの主要な平面パターンを示していますが、図は指定された平面方向の方向にアンテナを示しています。 図XNUMXbは、トランスデューサーのゼロ放射の軸方向、水平面での最大放射方向で見ることができます。;
1.3.1cは、図から、放射と同じ大きさの水平面内のすべての方向で見ることができます。
1.3.2アンテナ指向性の向上
放射を制御できるいくつかのダイポールアレイをグループ化すると、「フラットドーナツ」が生成され、信号はさらに水平方向に集中します。
図では、4元斜視図及び延伸方向の垂直方向の垂直アレイに沿って垂直に上下に配置された4つの半波ダイポールである。
リフレクタープレートは、放射の片側方向を制御するためにも使用できます。アレイの側面にある平面リフレクタープレートは、セクターエリアカバレッジアンテナを構成します。 次の図は、反射面の反射面の効果の水平方向を示しています------反射パワーの片側方向とゲインの向上。
放物面反射鏡を使用すると、エネルギーが小さな立体角に集中するため、光学系やサーチライトなどのアンテナ放射が可能になり、非常に高いゲインが得られます。 言うまでもなく、パラボラアンテナの構成は、パラボラリフレクターと放射源に配置されたパラボラフォーカスのXNUMXつの基本要素で構成されています。.
1.3.3ゲイン
ゲインとは、入力電力が等しい条件、信号電力密度比の空間内の同じポイントで生成された実際のアンテナ放射要素と理想的なアンテナ放射要素を意味します。 これは、アンテナ放射レベル濃度の入力電力の定量的記述です。 ゲインアンテナパターンは明らかに密接な関係があり、メインローブの方向が狭いほど、サイドローブは小さくなり、ゲインは高くなります。 ゲインとして理解することができます------特定のサイズの信号上のポイントから、無指向性送信アンテナとしての理想的なポイントソースの場合、100Wの入力電力までの特定の距離での物理的意味。送信アンテナとして指向性アンテナのG = 13dB = 20のゲインで、入力電力は100/20 = 5Wのみです。 言い換えると、放射効果の最大放射の方向でのアンテナのゲイン、および非理想的な点光源の指向性は、入力力率の増幅を比較しました。
G = 2.15dBiの利得を持つ半波長ダイポール。
四半波長ダイポールは、4つの元垂直アレイを形成し、垂直方向に沿って垂直に配置され、そのゲインはG = 8.15dBi（dBiのは、このオブジェクトは、比較的均一な放射線理想的な等方性の点光源の単位で表される）である。
比較対象のための半波長ダイポール場合は、ユニットの利得がDBDされる。
ゲインがG = 0dBdの半波長ダイポール（独自の比率であるため、比率は1で、ゼロ値の対数を取ります。）垂直8.15元アレイ、そのゲインは約G = 2.15-6 = XNUMXdBdです。.
1.3.4ビーム幅
パターンには通常、複数のローブがあり、最大放射強度のローブはメインローブと呼ばれ、残りのサイドローブはサイドローブと呼ばれます。 図1.3.4aを参照してください。最大放射のメインローブ方向の両側で、放射強度が3dB（半分の電力密度）減少します。3点間の角度は、半分の電力のビーム幅（ビーム幅またはメインローブの半値幅またはパワー角または-10dBビーム幅、ハーフパワービーム幅、HPBWと呼ばれます）。 ビーム幅が狭く、指向性が遠いほど役割が大きくなり、干渉防止能力が強くなります。 ビーム幅もあります。つまり、10dBのビーム幅は、放射強度パターンがXNUMX点間の角度のXNUMXdB（電力密度のXNUMX分のXNUMXまで）を減少させることを示唆しています。.
1.3.5フロント比率をバックアップする
図の方向、F / Bで表されるバック比と呼ばれる最大前後フラップの比。以前よりも大きくなると、アンテナの後方放射（または受信）は小さくなります。 バックレシオF / Bの計算は非常に簡単です------
F / B = {10Lg（電力密度の前に）/（後方電力密度）}
アンテナ比の前面と背面のF / B発注、標準値（18〜30）dBのは、例外的な状況では、（35〜40）dBまでアップする必要があります。
1.3.6アンテナは一定の近似式を得る
1）アンテナのメインローブの幅が狭いほど、ゲインは高くなります。 一般的なアンテナの場合、そのゲインは次の式で見積もることができます。
G（dBi）= 10Lg {32000 /（2θ3dB、E×2θ3dB、H）}
ここで、2つのメインプレーンアンテナのビーム幅における3θ2dB、Eおよび3θXNUMXdB、H。
32000は、統計データの経験が不足しています。
パラボラアンテナについて2）は、ゲインを計算することにより近似することができます。
G（dBi）= 10Lg {4.5×（D /λ0）2}
前記、Dは放物面の直径である。
中心波長のλ0;
経験的統計データの外4.5。
近似式と縦型全方向性アンテナのため3）
G（dBi）= 10Lg {2L /λ0}
ここで、Lはアンテナの長さであり;
中心波長のλ0;
アンテナ
1.3.7アッパーサイドローブ抑制
基地局アンテナの場合、多くの場合、図の垂直（つまり仰角平面）方向が必要であり、最初のサイドローブローブの上部は弱くなります。 これは、アッパーサイドローブ抑制と呼ばれます。 基地局は地上の携帯電話ユーザーにサービスを提供しており、空の放射を指すことは無意味です。
1.3.8アンテナダウンチルト
メインローブは、アンテナを配置し、地面を指すようにするには適度な傾斜が必要になります。
1.4.1二重偏波アンテナ
次の図は、他の45つの単極状態を示しています。+ 45°偏光と-45°偏光。これらは特別な場合にのみ使用されます。 したがって、合計45つのユニポーラ。以下を参照してください。 垂直偏波アンテナと水平偏波アンテナを組み合わせたXNUMXつの偏波、またはXNUMXつの偏波アンテナを組み合わせた+ XNUMX°偏波と-XNUMX°偏波を組み合わせた新しいアンテナ---二重偏波アンテナを構成します。
次の図は、2つの単極アンテナは2つのデュアル偏波アンテナコネクタが存在することに注意し、二重偏波アンテナの対を形成するために一緒に取り付けられている示している。
二重偏波アンテナ（または受信）の2つの空間の相互に直交する偏波（垂直）波。
1.4.2偏波損失
受信には垂直偏波特性の垂直偏波アンテナを使用し、受信には水平偏波特性の水平偏波アンテナを使用してください。 右回りの円偏波アンテナを使用して受信し、左回りの円偏波特性を使用するLHCP
アンテナ受信。
受信アンテナの偏波方向の着信波偏波方向が一致すると、受信信号は小さくなります。つまり、偏波損失が発生します。 例：+ 45°偏波アンテナが垂直偏波または水平偏波を受信する場合、または垂直偏波アンテナ偏波または-45°+ 45°偏波などの場合、偏波損失を生成します。 直線偏波平面波を受信するための円偏波アンテナ、または円偏波のいずれかを備えた直線偏波アンテナであるため、状況によっては、偏波の喪失も避けられず、入力波を受信する可能性があります------エネルギーの半分。
受信アンテナの偏波方向と波の偏波方向が完全に直交している場合、例えば、受信アンテナが水平偏波から垂直偏波に、または右旋偏波の受信アンテナLHCP着信波、アンテナは完全に受信された波エネルギー、その場合、分極の最大損失、前記分極は完全に分離された。
1.4.3偏波分離
理想的な分極は完全に分離されていません。 アンテナに10つの偏波信号を供給すると、別の偏波アンテナに常に少しずつ存在する量が表示されます。 たとえば、示されている二重偏波アンテナ、設定された入力垂直偏波アンテナ電力はXNUMXWであり、出力電力の出力で測定された水平偏波アンテナになります。 10mWの。
1.5アンテナ入力インピーダンスZinは
定義：アンテナ入力インピーダンスとして知られる、アンテナ入力信号電圧と信号電流比。 Rinには、入力インピーダンスとリアクタンス成分Xinの抵抗成分、つまりZin = Rin + jXinがあります。 アンテナのリアクタンス成分は、フィーダーから抽出までの信号電力の存在を減らし、リアクタンス成分をゼロにします。つまり、アンテナの入力インピーダンスが純粋に抵抗性になるようにします。 実際、非常に優れたアンテナをデバッグする設計でさえ、入力インピーダンスには小さな総リアクタンス値も含まれています。
アンテナ構造の入力インピーダンス、サイズ、および動作波長、半波長ダイポールアンテナが最も重要な基本であり、入力インピーダンスZin = 73.1 + j42.5（ヨーロッパ）です。 長さを（3-5）％短くすると、アンテナ入力インピーダンスのリアクタンス成分が純粋に抵抗性である場合、Zin = 73.1（ヨーロッパ）（公称75オーム）の入力インピーダンスを排除できます。 厳密に言えば、アンテナの純粋な抵抗性入力インピーダンスは、周波数ポイントに関してちょうど良いことに注意してください。
なお、半波長ダイポール4回の半波発振器等価入力インピーダンス、すなわちチン= 280（欧州）、（公称300オーム）。
興味深いことに、どのアンテナでも、常にデバッグしている人々によるアンテナインピーダンス、必要な動作周波数範囲、入力インピーダンスの虚数部が小さく、50オームに非常に近いため、アンテナ入力インピーダンスZin = Rin = 50オーム------フィーダーへのアンテナは必要なインピーダンス整合が良好です.
1.6アンテナの動作周波数範囲（帯域幅）
作品の特定の周波数範囲（帯域幅）に常にある送信アンテナ又は受信アンテナ、アンテナの帯域幅の両方の、二つの異なる定義がある------
1.5つは手段です。SWR≤XNUMX VSWR条件、アンテナ動作周波数帯域幅。
帯域幅内でダウン3 DBアンテナ利得：一つは手段です。
移動通信システムでは、それは通常、前者によって定義され、具体的には、アンテナSWR SWRの帯域幅は1.5、アンテナの動作周波数範囲以下である。
一般に、各周波数ポイントの動作帯域幅が、アンテナ性能に差があるが、この差による性能劣化が許容される。
使用さ1.7移動通信基地局アンテナ、リピータアンテナと室内アンテナ
1.7.1パネルアンテナ
GSMとCDMAの両方で、パネルアンテナは非常に重要な基地局アンテナの最も一般的に使用されるクラスのXNUMXつです。 このアンテナの利点は次のとおりです。高ゲイン、パイスライスパターンが良好、バルブが小さい後、垂直パターンのくぼみを制御しやすく、信頼性の高いシーリング性能と長い耐用年数。
パネルアンテナもしばしばファンゾーンサイズのロールの範囲に応じて、リピータアンテナユーザーとして使用されていることは適切なアンテナモデルを選択する必要があります。
1.7.1a基地局アンテナの基本的なテクニカル指標の例
周波数範囲824-960MHz
70MHz帯域幅
14〜17dBiゲイン
垂直偏波
公称インピーダンス50Ohm
VSWR≤1.4
前後比> 25dB
チルト（調整可能）3〜8°
半出力ビーム幅水平60°〜120°垂直16°〜8°
垂直面サイドローブ抑制<-12dB
相互変調≤110dBm
高利得パネルアンテナの1.7.1b形成
縦置きリニアアレイ内の複数の半波長ダイポール配置されたA.
片側のリニアアレイプラスリフレクター（例として2つの半波長ダイポール垂直アレイを持って来るために反射板）でB.
ゲインはG = 11〜14dBiです
C.利得パネルアンテナを向上させるためには、さらに、8半波長ダイポール行アレイを使用することができる
前述のように、垂直に配置されたゲインの線形アレイに配置された8つの半波長ダイポールは約14dBiです。 サイドにリフレクタープレートの17次線形アレイ、つまり従来のパネルアンテナを加えた場合、ゲインは約XNUMX〜XNUMXdBiです。
プラス側には、反射板の16元の線形アレイ、つまり細長い板状のアンテナがあり、ゲインは約19〜2.4dBiです。 言うまでもなく、従来のプレートアンテナの細長いプレート状のアンテナ長は約XNUMXmに倍増しました。
1.7.2高利得グリッドパラボラアンテナ
F費用効果の高い方法で、グリッドパラボラアンテナリピータードナーアンテナとしてよく使用されます。 良好な焦点の放物線効果として、無線容量の放物面セット、グリッド状の直径1.5mのパラボラアンテナ、900メガバイトの帯域で、ゲインはG = 20dBiに達することができます。 リピータドナーアンテナとしてよく使用されるなど、ポイントツーポイント通信に特に適しています。
使用される放物線格子状構造は、まず、アンテナの重量を低減するために、第二風の抵抗を低減することである。
パラボラアンテナは通常、自励振及び受信アンテナは技術仕様を満たしている必要が作らに対してリピータシステムです30dB、未満ではないとの比率の前後に指定することができます。
1.7.3八木指向性アンテナ
Y高利得、コンパクトな構造、設置が容易、安価などのagi指向性アンテナ。したがって、好ましいタイプのアンテナ受信アンテナの外側にある屋内配電システムなどのポイントツーポイント通信に特に適しています。
八木アンテナ、細胞の数より、高ゲイン、通常6-12ユニットの指向性八木アンテナ、10-15dBiまでのゲイン。
1.7.4屋内天井のアンテナ
屋内天井アンテナはコンパクトな構造、美しい外観、簡単にインストールしておく必要があります。
今日市場に出回っている屋内天井アンテナは、多くの色を形作っていますが、内部コアのシェアはほぼ同じです。 この天井アンテナの内部構造は、サイズは小さいですが、ブロードバンドアンテナの理論に基づいており、コンピュータ支援設計を使用し、デバッグにネットワークアナライザを使用しているため、非常に広い周波数帯域のVSWR要件は、国の基準に従って、定在波比VSWR≤2の広帯域アンテナインデックスで動作します。もちろん、より良いVSWR≤1.5を達成するために。 ちなみに、屋内天井アンテナは低ゲインアンテナで、通常はG = 2dBiです。
1.7.5屋内ウォールマウントアンテナ
屋内壁のアンテナは、コンパクトな構造、美しい外観、簡単にインストールしておく必要があります。
今日市場に出回っている屋内壁アンテナは、形の色が多いですが、シェアの内核はほぼ同じになっています。 アンテナの内壁構造は、空気誘電体型マイクロストリップアンテナです。 帯域幅の補助アンテナ構造を拡大し、コンピューター支援設計を使用し、デバッグにネットワークアナライザーを使用した結果、ブロードバンドの作業要件をより適切に満たすことができます。 ちなみに、室内壁アンテナのゲインは約G = 7dBiです。
2波伝播のいくつかの基本的な概念
現在使用されているGSMとCDMA移動通信バンドは以下のとおりです。
GSM：890-960MHz、1710-1880MHz
CDMA：806-896MHz
FM帯806-960MHz周波数範囲; 1710〜1880MHz周波数範囲は、マイクロ波領域である。
異なる周波数、または異なる波長の波は、その拡散特性は非常に異なっても同一の、またはではありません。
2.1自由空間通信距離方程式
送信電力PT、送信アンテナゲインGT、動作周波数fとします。 受信電力PR、受信アンテナゲインGR、送信および受信アンテナ距離はRであり、干渉がない場合の無線環境では、ルートL0での電波伝搬損失は次の式になります。
L0（デシベル）= 10Lg（PT / PR）
= 32.45 + 20 LGF（MHz）の+ 20 LGR（キロ）-GT（dB）の-GR（dB）の
[例]う：PT = 10W = 40dBmw; GR = GT = 7（dBiの）、F = 1910MHz
Q：R = 500m時間、PR =？
回答：（1）L0（dB単位）が計算されます
L0（デシベル）= 32.45 + 20 Lg1910（MHz）の+ 20 Lg0.5（キロ）-GR（dB）の-GT（dB）の
= 32.45 + 65.62-6-7-7 = 78.07（dB）の
（2）PRの計算
PR = PT /（107.807）= 10（W）/（107.807）= 1（μW）/（100.807）
= 1（μW）/ 6.412 = 0.156（μW）= 156（mμW）
損失（1.9〜10）dBで約レンガの浸透層内ちなみに、15GHzラジオ、
2.2 VHFと視線のマイクロ波伝送線路
2.2.1距離に究極の外観
FM特有のマイクロ波、高周波、波長は短く、その地上波は急速に減衰するため、長距離にわたる地上波の伝搬に依存しないでください。 主に空間波動伝搬によるFM特定のマイクロ波。 簡単に言えば、直線に沿って伝搬する波の空間方向の空間波範囲。 明らかに、地球の宇宙波伝搬の曲率のために、距離Rmaxを凝視する限界が存在します。 伝統的に照明ゾーンとして知られている、エリアから最も遠い距離を見てください。 極端な距離のRmaxは、その領域の外側を見て、影付きの領域として知られています。 言うまでもなく、超短波、マイクロ波通信、送信アンテナ受信ポイントの使用は、光範囲Rmaxの範囲内に収まる必要があります。 地球の曲率半径により、ルックリミットRmaxと送信アンテナおよび受信アンテナの高さHTから、HR間の関係：Rmax = 3.57 {√HT（m）+√HR（m）}（km）
考慮ラジオで大気の屈折の役割を取って、限界は距離を調べるために改訂されるべきである
Rmax = 4.12 {√HT（m）+√HR（m）}（km）
アンテナ
再Rmaxはからの電磁波の周波数は光波の周波数よりもはるかに低いので、波の伝播効果凝視距離にすると70％、すなわち、再= 0.7Rmaxの限界を見て回る。
たとえば、HTとHRそれぞれ49mと1.7m、再= 24kmの有効光学範囲。
地面に平面内2.3波伝搬特性
送信アンテナの無線受信ポイントから直接照射されるものを直接波と呼びます。 地上を向いて放射された電波の送信アンテナは、地上で反射波が受信地点に到達することを反射波と呼びます。 明らかに、受信信号点は直接波と反射波の合成でなければなりません。 合成直接波と波の間の反射波経路の違いによる結果の単純な代数和として、1 +1 = 2とは異なる波の合成。 波の経路の差は、最大値を合成するために、半波長、直接波、および反射波信号の奇数倍です。 波の経路差は波長の倍数、直接波と反射波信号の減算であり、合成は最小限に抑えられます。 地上反射の存在が見られるため、信号強度の空間分布は非常に複雑になります。
実際の測定ポイント：特定の距離のRi、距離またはアンテナの高さが増加するにつれて信号強度はうねりになります。 一定の距離でRi、距離は縮小またはアンテナの程度とともに増加し、信号強度はになります。 単調に減少します。 理論計算により、Riとアンテナの高さHT、HRの関係が得られます。
里=は（4HTHR）/ L、L波長である。
それは言うまでもない、Riが距離さRmaxに限界凝視未満でなければなりません。
電波のマルチパス伝搬2.4
FMでは、マイクロ波帯域、普及プロセスのラジオが障害物（建物、高層ビル、丘など）に遭遇し、ラジオに反射します。 そのため、受信アンテナの反射波に到達するまでに多くのことがあり（大まかに言えば、地上反射波も含める必要があります）、この現象はマルチパス伝搬と呼ばれます。
マルチパス伝送により、信号フィールド強度の空間分布を非常に複雑にし、揮発性にし、場所によっては信号強度を強化し、一部のローカル信号強度を弱めます。 マルチパス伝送の影響のためだけでなく、波を偏光方向に変化させるためでもあります。 さらに、電波反射の障害物が異なれば、容量も異なります。 例：FMの鉄筋コンクリートの建物、レンガの壁よりも強いマイクロ波反射率。 高品質の通信ネットワークを必要とする通信にあるマルチパス伝搬効果の悪影響を克服するように努める必要があります。人々はしばしば空間ダイバーシティまたは偏波ダイバーシティ技術の理由を使用します。
2.5回折波の伝播
大きな障害物の透過に遭遇すると、波は前方の障害物の周りを伝播します。これは回折波と呼ばれる現象です。 FM、マイクロ波高周波、回折が弱く、高層ビルの裏側の信号強度が小さく、いわゆる「影」が形成されています。 信号品質の程度は、高さや建物だけでなく、建物間の距離の受信アンテナや周波数にも影響されます。 たとえば、高さ10メートルの建物、距離200メートルの後ろの建物があり、受信信号の品質はほとんど影響を受けませんが、100メートルでは、建物がない場合よりも受信信号の電界強度が大幅に低下しました。 上記のように、信号周波数による弱化の程度は、216〜223 MHzのRF信号の場合、16dBの建物がない場合よりも受信信号の電界強度が低く、670 MHzのRF信号の場合、受信信号の電界は建物の低強度がないことに注意してください。比率20dB。 建物の高さが50メートルの場合、建物から1000メートル未満の距離では、受信信号の電界強度が影響を受けて弱まります。 つまり、周波数が高いほど、建物が高くなり、建物の近くの受信アンテナが多くなり、信号強度が高くなり、影響を受ける通信品質の程度が大きくなります。 逆に、周波数が低いほど、建物が低くなり、受信アンテナが遠くなるほど、影響は小さくなります。
そのため、基地局サイトとアンテナを設定を選択し、アカウント回折伝搬可能な副作用を考慮してください、要因の影響の様々からの回折伝播は指摘する。
三伝送ラインいくつかの基本的な概念
アンテナと送信機出力（または受信機入力）ケーブルを伝送線路またはフィーダーと呼びます。 伝送線路の主なタスクは信号エネルギーを効率的に送信することです。したがって、送信アンテナの入力に最小の損失で送信機信号電力を送信するか、受信機に最小の損失で送信されるアンテナ受信信号を送信できる必要があります。入力、およびそれ自体がピックアップされた干渉信号を迷わせてはならないため、伝送ラインをシールドする必要があります。
なお、伝送線路の物理的な長さは、送信信号の波長以上である場合には、伝送線路も長いと呼ばれる。
伝送ラインの3.1タイプ
FM伝送ラインセグメントは、一般にXNUMXつのタイプです。平行線伝送ラインと同軸伝送ラインです。 マイクロ波帯伝送線路は、同軸ケーブル伝送線路、導波管、マイクロストリップです。 対称または平衡伝送ラインであるXNUMX本の平行線で形成された平行線伝送ライン、このフィーダー損失は、UHF帯には使用できません。 同軸伝送ラインのXNUMX本のワイヤは、シールドされたコアワイヤと銅メッシュであり、銅メッシュはXNUMXつの導体とアースの非対称性、いわゆる非対称または不平衡伝送ラインのために接地されています。 同軸動作周波数範囲、低損失、特定の静電シールド効果と相まって、磁場の干渉は無力です。 ラインに平行な強い電流での使用は避けてください。ラインを低周波信号に近づけることはできません。
3.2伝送線路の特性インピーダンス
無限に長い伝送線路の電圧と電流の比率は、伝送線路の特性インピーダンスとして定義され、Z0はaを表します。 同軸ケーブルの特性インピーダンスは次のように計算されます。
Z. = [60 /√εr]×対数（D / d）[ユーロ]。
前記、Dは、同軸ケーブルの外部導体銅網の内径であり、ケーブル線径dの;
εrは、導体間の誘電率です。
そこに通常Z0 = 50オーム、Z0 = 75オーム。
上記の式から、直径Dとdのみの給電線の特性インピーダンス、および導体間の誘電率εrは明らかであり、接続された負荷インピーダンスに関係なく、給電線の長さ、周波数、および給電線端子はそうではありません。
3.3フィーダ減衰係数
信号伝送のフィーダー、導体の抵抗損失に加えて、そこでの絶縁材料の誘電損失。 ライン長による損失と動作周波数の両方が増加します。 したがって、合理的な分配フィーダーの長さを短くするように努める必要があります。
dB / m（dB / m）の単位で表される減衰係数βによって生成される損失のサイズの単位長さ、dB / 100m（db / XNUMXメートル）の単位に関するケーブル技術のほとんどの命令。
Lの長さ（m）からフィーダのパワー出力がP1で、フィーダP2への電力入力をさせ、透過損失TLは次のように表すことができる。
TL = 10×Lg（P1 / P2）（dB）
減衰係数
β= TL / L（dB / m）
たとえば、NOKIA7 / 8 インチ 低ケーブル、900MHzの減衰係数β= 4.1dB / 100mは、β= 3dB / 73mと書くことができます。つまり、900MHzでの信号電力は、それぞれこのケーブル長73mを通り、電力は半分未満です。
通常の非低ケーブル、たとえばSYV-9-50-1、900MHz減衰係数β= 20.1dB / 100mは、β= 3dB / 15m、つまり900MHz信号電力の周波数と書くことができます。このケーブルの長さは15mで、電力が半分になります。
3.4マッチングコンセプト
試合は何ですか？ 簡単に言えば、負荷インピーダンスZLに接続されたフィーダー端子は特性インピーダンスZ0フィーダーに等しく、フィーダー端子はマッチング接続と呼ばれます。 一致、フィーダー端子負荷入射にのみ送信され、反射波の端子によって負荷が発生しないため、アンテナ負荷を端子として、アンテナの一致を確保してすべての信号電力を取得します。 以下に示すように、50オームのケーブルで50オームのラインインピーダンスが一致する同じ日と、80オームのケーブルで50オームのラインインピーダンスが一致しない日。
アンテナエレメントの直径が厚い場合、アンテナの入力インピーダンスと周波数の関係は小さく、整合性とフィーダーを維持しやすく、アンテナは広範囲の動作周波数になります。 それどころか、それはより狭いです。
実際には、アンテナの入力インピーダンスは周囲の物体の影響を受けます。 アンテナフィーダーとのマッチングを良くするために、測定によるアンテナの組み立て、アンテナの局所構造の適切な調整、またはマッチングデバイスの追加も必要になります。
3.5リターン·ロス
前述のように、フィーダーとアンテナが一致する場合、フィーダーは反射波ではなく、入射波のみであり、フィーダーの進行波アンテナに送信されます。 このとき、電流振幅全体のフィーダー電圧振幅は等しく、任意のポイントでのフィーダーのインピーダンスはその特性インピーダンスに等しくなります。
また、アンテナとフィーダーが一致せず、アンテナインピーダンスがフィーダーの特性インピーダンスと等しくなく、フィーダー負荷が送信部分の高周波エネルギーのみを吸収でき、その部分のすべてを吸収することはできません。吸収されなかったエネルギーは反射されて反射波を形成します。
例えば、図中、アンテナのインピーダンスと加入フィーダー型、75オーム、結果は50のオームのインピーダンス不整合、
3.6 VSWR
不一致の場合、フィーダーは同時に入射波と反射波を発生させます。 入射波と反射波の位相は同じ場所で、最大電圧振幅の合計Vmaxの電圧振幅が波腹を形成します。 局所的な電圧振幅に対して逆位相の入射波と反射波は、ノードの形成である最小電圧振幅Vminに減少します。 各ポイントの他の振幅値は、腹とその間のノードの間です。 この合成波は列立ちと呼ばれます。
反射波電圧比がRで表される、入射電圧の振幅反射係数と呼ばれ
反射波振幅（ZL-Z0）
R =─────=───────
インシデント波振幅（ZL + Z0）
腹振幅比と電圧ノードの電圧定在波比はまた、VSWR付し、電圧定在波比と呼ばれる
電圧振幅Vmaxが腹（1 + R）
VSWR =──────────────=────
収束ノード電圧Vminを度（1-R）
負荷インピーダンスZLと近い特性インピーダンスを終端Z0、反射係数Rが小さいほど、VSWRは1、良好な一致に近い。
3.7バランシングデバイス
地面との関係に基づいて、ソースまたは負荷または伝送線は、バランスとアンバランスの2つのタイプに分けることができる。
信号源と両端間の接地電圧が等しい反対の極性である場合、平衡信号源と呼ばれ、不平衡信号源とも呼ばれます。 アースの両端が等しく極性が反対の負荷電圧が負荷分散と呼ばれる場合、または不平衡負荷とも呼ばれます。 XNUMXつの導体間の伝送ラインインピーダンスが同じである場合、それは平衡伝送ラインと呼ばれ、そうでない場合は不平衡伝送ラインと呼ばれます。
不平衡負荷では、信号源と同軸ケーブルの間の不均衡を信号源と負荷分散の間のバランスで使用して、信号電力を効率的に伝送するために並列ワイヤ伝送ラインを接続する必要があります。そうしないと、バランスが取れないか、天びんが破壊され、正常に動作しなくなります。 負荷の不平衡送電線を平衡化して接続する場合、通常のアプローチは、一般にバランと呼ばれる穀物の「平衡-不平衡」変換装置の間に設置することです。
3.7.1波長バラン半分
また 「U」字型チューブバランとして知られています。これは、負荷の不平衡フィーダー同軸ケーブルとその間の半波ダイポール接続のバランスをとるために使用されます。 「U」字型のチューブには、1：4のバランインピーダンス変換効果があります。 同軸ケーブルの特性インピーダンスを使用する移動体通信システムは、ヨーロッパでは通常50であるため、YAGIアンテナでは、200ユーロ程度のインピーダンス調整に相当する半波長ダイポールを使用して、究極のメインフィーダーインピーダンスである50オームの同軸ケーブルを実現します。
3.7.2 / XNUMX波長平衡-不平衡dエビックe
不平衡変換 - 平衡入力ポートとの間の不平衡同軸給電バランスの出力ポートを達成するために、高周波アンテナの1/4波長伝送線路の終端回路オープンな性質を使用する。
4.Feature
A）偏波：アンテナは電磁波を放射し、垂直偏波または水平偏波に使用できます。 干渉アンテナ（または送信アンテナ）と高感度機器アンテナ（または受信アンテナ）が同じ偏波特性の場合、入力で発生する誘導電圧の放射線感受性デバイスが最も強くなります。
2）指向性：干渉源に向かうすべての方向の空間放射電磁干渉または敏感な機器がすべての方向から受ける電磁干渉能力は異なります。 上記の指向特性の放射または受信パラメータを説明します。
3）極座標プロット：アンテナ最も重要な機能は、その放射パターンまたは極座標図です。 アンテナ極線図は、形成された電力または電界強度図の異なる角度方向から放射されます
4）アンテナゲイン：アンテナ指向性アンテナパワーゲインG式。 いずれかの方向のGアンテナの損失、アンテナ放射電力は入力電力よりわずかに少ない
5）相互関係：受信アンテナの極座標図は、送信アンテナの極座標図に似ています。 したがって、送信アンテナと受信アンテナには基本的な違いはありませんが、相互に影響しない場合があります。
6）コンプライアンス：アドヒアランスアンテナ周波数、その設計の帯域はこの周波数の外側で効果的に機能することができますが非効率的です。 アンテナが受信する電磁波の周波数の形状や構造が異なります。
アンテナはラジオ事業で広く使用されています。 電磁両立性、アンテナは主に電磁放射センサーの測定として使用され、電磁界は交流電圧に変換されます。 次に、電磁界強度の値を使用します â€<â€<得られたアンテナ係数。 したがって、アンテナでのEMC測定では、アンテナ係数にはより高い精度と優れた安定性パラメータが必要でしたが、アンテナの帯域幅は広くなりました。
5アンテナ係数
測定された電界強度値です â€<â€<受信機アンテナ出力ポート電圧比で測定されたアンテナ。 電磁両立性とその表現は次のとおりです。AF= E / V
対数表現：dBAF = DBE-dBVの
AF（dB / m）= E（dBμv/ m）-V（dBμv）
E（dBμv/ m）= V（dBμv）AF（dB / m）
ここで：E-アンテナ電界強度、単位はdBμv/ m
V-アンテナポートの電圧、単位はdBμv
デシベル/ mの単位でアンテナAF-因子、
アンテナ係数AFは、アンテナの工場で定期的に校正するときに指定する必要があります。 マニュアルに記載されている空中アンテナ係数は、通常、遠方界、無反射、および50オームの負荷で測定されます。
|
