Antena ialah peranti yang berfungsi sebagai antara muka antara litar elektrik dan ruang, direka untuk menghantar dan menerima gelombang elektromagnet dalam julat frekuensi tertentu mengikut saiz dan bentuknya sendiri. Ia diperbuat daripada logam, terutamanya tembaga atau aluminium, antena pemancar boleh menukar arus elektrik kepada sinaran elektromagnet dan sebaliknya. Setiap peranti wayarles mengandungi sekurang-kurangnya satu antena.
Gelombang radio rangkaian tanpa wayar
Apabila keperluan untuk komunikasi tanpa wayar timbul, antena diperlukan. Ia mempunyai keupayaan untuk menghantar atau menerima gelombang elektromagnet untuk berkomunikasi di mana sistem berwayar tidak boleh dipasang.
Antena ialah elemen utama teknologi wayarles ini. Gelombang radio mudah dicipta dan digunakan secara meluas untuk komunikasi dalaman dan luaran kerana keupayaannya untuk melalui bangunan dan melakukan perjalanan yang jauh.
Ciri utama antena pemancar:
- Oleh kerana penghantaran radio adalah omnidirectional, keperluan untuk padanan fizikalpemancar dan penerima diperlukan.
- Kekerapan gelombang radio menentukan banyak ciri penghantaran.
- Pada frekuensi rendah, ombak boleh melepasi halangan dengan mudah. Walau bagaimanapun, kuasa mereka berkurangan dengan kuasa dua songsang jarak.
- Gelombang frekuensi yang lebih tinggi berkemungkinan besar untuk diserap dan dipantulkan pada halangan. Oleh kerana julat penghantaran gelombang radio yang panjang, gangguan antara penghantaran menjadi masalah.
- Pada jalur VLF, LF dan MF, perambatan gelombang, juga dipanggil gelombang tanah, mengikut kelengkungan Bumi.
- Julat penghantaran maksimum gelombang ini adalah dalam urutan beberapa ratus kilometer.
- Antenna pemancar digunakan untuk penghantaran lebar jalur rendah seperti siaran modulasi amplitud (AM).
- Transmisi jalur HF dan VHF diserap oleh atmosfera berhampiran permukaan Bumi. Walau bagaimanapun, sebahagian daripada sinaran, dipanggil gelombang langit, merambat ke luar dan ke atas ke arah ionosfera di atmosfera atas. Ionosfera mengandungi zarah terion yang terbentuk oleh sinaran Matahari. Zarah terion ini memantulkan gelombang langit kembali ke Bumi.
Rambatan gelombang
- Propagasi garis penglihatan. Di antara semua kaedah pengedaran, ini adalah yang paling biasa. Gelombang bergerak pada jarak minimum yang boleh dilihat dengan mata kasar. Seterusnya, anda perlu menggunakan pemancar penguat untuk meningkatkan isyarat dan menghantarnya semula. Pembiakan sedemikian tidak akan lancar jika terdapat sebarang halangan dalam laluan penghantarannya. Penghantaran ini digunakan untuk penghantaran inframerah atau gelombang mikro.
- Perambatan gelombang bumi daripada antena pemancar. Penyebaran gelombang ke tanah berlaku di sepanjang kontur Bumi. Gelombang sedemikian dipanggil gelombang langsung. Gelombang kadangkala membengkok disebabkan medan magnet Bumi dan mengenai penerima. Gelombang sedemikian boleh dipanggil gelombang pantulan.
- Gelombang yang merambat melalui atmosfera bumi dikenali sebagai gelombang bumi. Gelombang langsung dan gelombang pantulan bersama-sama memberikan isyarat di stesen penerima. Apabila gelombang mencapai penerima, kelewatan berhenti. Di samping itu, isyarat ditapis untuk mengelakkan herotan dan penguatan untuk keluaran yang jelas. Gelombang dihantar dari satu tempat dan di mana ia diterima oleh banyak antena transceiver.
Sistem koordinat pengukuran antena
Apabila melihat model rata, pengguna akan berhadapan dengan penunjuk azimut satah dan ketinggian satah corak. Istilah azimut biasanya berlaku berhubung dengan "ufuk" atau "mendatar", manakala istilah " altitud" biasanya merujuk kepada "menegak". Dalam rajah, satah xy ialah satah azimut.
Corak satah azimut diukur apabila pengukuran dibuat dengan menggerakkan keseluruhan satah xy mengelilingi antena transceiver yang sedang diuji. Satah ketinggian ialah satah ortogon kepada satah xy, seperti satah yz. Pelan ketinggian bergerak ke seluruh satah yz mengelilingi antena yang sedang diuji.
Sampel (azimut dan ketinggian) selalunya dipaparkan sebagai plot dalam kutubkoordinat. Ini memberikan pengguna keupayaan untuk memvisualisasikan dengan mudah cara antena memancar ke semua arah, seolah-olah ia sudah "ditunjuk" atau dipasang. Kadangkala berguna untuk melukis corak sinaran dalam koordinat Cartesan, terutamanya apabila terdapat berbilang sidelobe dalam corak dan tahap sidelobe penting.
Ciri komunikasi asas
Antena ialah komponen penting bagi mana-mana litar elektrik kerana ia menyediakan sambungan antara pemancar dan ruang kosong atau antara ruang kosong dan penerima. Sebelum bercakap tentang jenis antena, anda perlu mengetahui sifatnya.
Antenna Array - Penggunaan sistematik antena yang berfungsi bersama. Antena individu dalam tatasusunan biasanya daripada jenis yang sama dan terletak berdekatan, pada jarak tetap antara satu sama lain. Tatasusunan membolehkan anda meningkatkan kearah arah, kawalan sinaran utama dan rasuk sisi.
Semua antena adalah keuntungan pasif. Keuntungan pasif diukur dalam dBi, yang berkaitan dengan antena isotropik teori. Adalah dipercayai bahawa ia menghantar tenaga secara sama rata ke semua arah, tetapi tidak wujud dalam alam semula jadi. Keuntungan antena dipol separuh gelombang yang ideal ialah 2.15 dBi.
EIRP, atau kuasa sinaran isotropik yang setara bagi antena pemancar, ialah ukuran kuasa maksimum yang dipancarkan oleh antena isotropik teoritis ke arahkeuntungan maksimum. EIRP mengambil kira kerugian daripada talian kuasa dan penyambung dan termasuk keuntungan sebenar. EIRP membenarkan kuasa sebenar dan kekuatan medan dikira jika perolehan dan kuasa output sebenar pemancar diketahui.
Pertambahan antena dalam arah
Ia ditakrifkan sebagai nisbah keuntungan kuasa dalam arah tertentu kepada keuntungan kuasa antena rujukan dalam arah yang sama. Ia adalah amalan standard untuk menggunakan radiator isotropik sebagai antena rujukan. Dalam kes ini, pemancar isotropik tidak akan hilang, memancarkan tenaganya sama rata ke semua arah. Ini bermakna keuntungan radiator isotropik ialah G=1 (atau 0 dB). Adalah biasa untuk menggunakan unit dBi (desibel berbanding radiator isotropik) untuk keuntungan berbanding radiator isotropik.
Gaun, dinyatakan dalam dBi, dikira menggunakan formula berikut: GdBi=10Log (GNumeric / GISotropic)=10Log (GNumeric).
Kadangkala dipol teori digunakan sebagai rujukan, jadi unit dBd (desibel relatif kepada dipol) akan digunakan untuk menerangkan keuntungan relatif kepada dipol. Blok ini biasanya digunakan apabila ia datang untuk menguatkan antena omnidirectional gain yang lebih tinggi. Dalam kes ini, keuntungan mereka lebih tinggi sebanyak 2.2 dBi. Jadi jika antena mempunyai keuntungan sebanyak 3 dBu, jumlah keuntungan ialah 5.2 dBi.
3 dB lebar pancaran
Lebar pancaran ini (atau lebar pancaran separuh kuasa) antena biasanya ditentukan untuk setiap satah utama. Lebar pancaran 3 dB dalam setiap satah ditakrifkan sebagai sudut antara titik lobus utama yang dikurangkan daripada keuntungan maksimum sebanyak 3 dB. Lebar pancaran 3 dB - sudut antara dua garisan biru di kawasan kutub. Dalam contoh ini, lebar pancaran 3 dB dalam satah ini adalah kira-kira 37 darjah. Antena lebar pancaran lebar biasanya mempunyai keuntungan yang rendah, manakala antena lebar pancaran sempit mempunyai keuntungan yang lebih tinggi.
Oleh itu, antena yang mengarahkan sebahagian besar tenaganya ke dalam rasuk sempit, dalam sekurang-kurangnya satu satah, akan mendapat keuntungan yang lebih tinggi. Nisbah depan ke belakang (F/B) digunakan sebagai ukuran merit yang cuba menggambarkan tahap sinaran dari belakang antena arah. Pada asasnya, nisbah depan ke belakang ialah nisbah keuntungan puncak dalam arah hadapan kepada keuntungan 180 darjah di belakang puncak. Sudah tentu, pada skala DB, nisbah depan ke belakang hanyalah perbezaan antara keuntungan puncak ke hadapan dan keuntungan 180 darjah di belakang puncak.
Klasifikasi antena
Terdapat banyak jenis antena untuk pelbagai aplikasi seperti komunikasi, radar, pengukuran, simulasi nadi elektromagnet (EMP), keserasian elektromagnet (EMC), dll. Sesetengah daripadanya direka bentuk untuk beroperasi dalam jalur frekuensi sempit, manakala yang laindireka untuk memancarkan/menerima denyutan sementara. Spesifikasi Antena Penghantaran:
- Struktur fizikal antena.
- Jalur frekuensi.
- Mod Apl.
Berikut ialah jenis antena mengikut struktur fizikal:
- wayar;
- apertur;
- reflektif;
- kanta antena;
- antena jalur mikro;
- antena besar.
Berikut ialah jenis antena pemancar bergantung pada kekerapan operasi:
- Frekuensi Sangat Rendah (VLF).
- Kekerapan rendah (LF).
- Kekerapan pertengahan (MF).
- Frekuensi tinggi (HF).
- Frekuensi Sangat Tinggi (VHF).
- Frekuensi Ultra Tinggi (UHF).
- Frekuensi Super Tinggi (SHF).
- Gelombang gelombang mikro.
- Gelombang radio.
Berikut adalah menghantar dan menerima antena mengikut mod aplikasi:
- Sambungan titik ke titik.
- Aplikasi penyiaran.
- Komunikasi radar.
- Komunikasi satelit.
Ciri reka bentuk
Antena pemancar mencipta sinaran frekuensi radio yang merambat melalui ruang angkasa. Menerima antena melakukan proses terbalik: mereka menerima sinaran frekuensi radio dan menukarkannya kepada isyarat yang diingini, seperti bunyi, imej dalam antena pemancar televisyen dan telefon mudah alih.
Jenis antena yang paling ringkas terdiri daripada dua batang logam dan dikenali sebagai dipol. Salah satu jenis yang paling biasa ialahantena monopole yang terdiri daripada rod yang diletakkan secara menegak pada papan logam besar yang berfungsi sebagai satah tanah. Pemasangan pada kenderaan biasanya monopole dan bumbung logam kenderaan berfungsi sebagai tanah. Reka bentuk antena pemancar, bentuk dan saiznya menentukan kekerapan operasi dan ciri sinaran lain.
Salah satu sifat penting antena ialah kearahannya. Dalam komunikasi antara dua sasaran tetap, seperti dalam komunikasi antara dua stesen penghantaran tetap, atau dalam aplikasi radar, antena diperlukan untuk menghantar terus tenaga penghantaran kepada penerima. Sebaliknya, apabila pemancar atau penerima tidak pegun, seperti dalam komunikasi selular, sistem bukan arah diperlukan. Dalam kes sedemikian, antena omnidirectional diperlukan yang menerima semua frekuensi secara seragam dalam semua arah satah mendatar, dan dalam satah menegak sinaran tidak sekata dan sangat kecil, seperti antena pemancar HF.
Mengirim dan menerima sumber
Pemancar ialah sumber utama sinaran RF. Jenis ini terdiri daripada konduktor yang keamatannya berubah-ubah mengikut masa dan menukarkannya kepada sinaran frekuensi radio yang merambat melalui ruang angkasa. Menerima antena - peranti untuk menerima frekuensi radio (RF). Ia melakukan penghantaran terbalik yang dilakukan oleh pemancar, menerima sinaran RF, menukarkannya kepada arus elektrik dalam litar antena.
Stesen penyiaran televisyen dan radio menggunakan antena pemancar untuk menghantar jenis isyarat tertentu yang bergerak melalui udara. Isyarat ini dikesan dengan menerima antena, yang menukarnya menjadi isyarat dan diterima oleh peranti yang sesuai seperti TV, radio, telefon mudah alih.
Antena penerima radio dan televisyen direka untuk menerima sinaran frekuensi radio sahaja dan tidak menghasilkan sinaran frekuensi radio. Peranti komunikasi selular, seperti stesen pangkalan, pengulang dan telefon mudah alih, mempunyai antena pemancar dan penerimaan khusus yang memancarkan tenaga frekuensi radio dan menyediakan rangkaian selular mengikut teknologi rangkaian komunikasi.
Perbezaan antara antena analog dan digital:
- Antena analog mempunyai keuntungan berubah-ubah dan beroperasi dalam julat 50 km untuk DVB-T. Semakin jauh pengguna dari sumber isyarat, semakin buruk isyaratnya.
- Untuk menerima TV digital - pengguna menerima sama ada imej yang baik atau imej sama sekali. Jika ia jauh dari sumber isyarat, ia tidak menerima sebarang imej.
- Antena digital pemancar mempunyai penapis terbina dalam untuk mengurangkan hingar dan meningkatkan kualiti gambar.
- Isyarat analog dihantar terus ke TV, manakala isyarat digital perlu dinyahkod terlebih dahulu. Ia membolehkan anda membetulkan ralat serta data seperti pemampatan isyarat untuk lebih banyak ciri seperti Saluran Tambahan, EPG, TV Berbayar,permainan interaktif, dsb.
Pemancar dipole
Antena dipole ialah jenis omnidirectional yang paling biasa dan menyebarkan tenaga frekuensi radio (RF) 360 darjah secara mendatar. Peranti ini direka bentuk untuk menjadi resonan pada separuh atau suku panjang gelombang frekuensi yang digunakan. Ia boleh semudah dua panjang wayar, atau ia boleh dikapsulkan.
Dipole digunakan dalam banyak rangkaian korporat, pejabat kecil dan kegunaan rumah (SOHO). Ia mempunyai impedans biasa untuk memadankannya dengan pemancar untuk pemindahan kuasa maksimum. Jika antena dan pemancar tidak sepadan, pantulan akan berlaku pada talian penghantaran, yang akan merendahkan isyarat atau malah merosakkan pemancar.
Fokus terarah
Antena arah memfokuskan kuasa yang dipancarkan ke dalam rasuk sempit, memberikan keuntungan yang ketara dalam proses ini. Sifatnya juga saling menguntungkan. Ciri-ciri antena pemancar, seperti impedans dan keuntungan, juga digunakan pada antena penerima. Inilah sebabnya mengapa antena yang sama boleh digunakan untuk menghantar dan menerima isyarat. Keuntungan antena parabola berarah tinggi berfungsi untuk menguatkan isyarat yang lemah. Ini adalah salah satu sebab mengapa ia sering digunakan untuk komunikasi jarak jauh.
Antena arah yang biasa digunakan ialah tatasusunan Yagi-Uda yang dipanggil Yagi. Ia telah dicipta oleh Shintaro Uda dan rakannya Hidetsugu Yagi pada tahun 1926. Antena yagi menggunakan beberapa elemen untukmembentuk tatasusunan terarah. Satu elemen yang dipacu, biasanya dipol, merambat tenaga RF, elemen tersebut sejurus sebelum dan di belakang elemen yang dipacu memancarkan semula tenaga RF masuk dan keluar dari fasa, menguatkan dan memperlahankan isyarat masing-masing.
Unsur ini dipanggil unsur parasit. Elemen di belakang hamba dipanggil pemantul dan elemen di hadapan hamba dipanggil pengarah. Antena Yagi mempunyai lebar pancaran antara 30 hingga 80 darjah dan boleh memberikan lebih daripada 10 dBi keuntungan pasif.
Antena parabola ialah jenis antena arah yang paling biasa. Parabola ialah lengkung simetri, dan reflektor parabola ialah permukaan yang menerangkan lengkung semasa putaran 360 darjah - hidangan. Antena parabola digunakan untuk hubungan jarak jauh antara bangunan atau kawasan geografi yang besar.
Radiator keratan separuh arah
Antena tampalan ialah radiator separa arah menggunakan jalur logam rata yang dipasang di atas tanah. Sinaran dari bahagian belakang antena dipotong dengan berkesan oleh satah tanah, meningkatkan kearah ke hadapan. Antena jenis ini juga dikenali sebagai antena jalur mikro. Ia biasanya segi empat tepat dan dibungkus dalam bekas plastik. Antena jenis ini boleh dihasilkan menggunakan kaedah PCB standard.
Antena tampalan boleh mempunyai lebar pancaran dari 30 hingga 180 darjah dankeuntungan biasa ialah 9 dB. Antena keratan adalah satu lagi jenis antena separa arah. Antena sektor menyediakan corak sinaran sektor dan biasanya dipasang dalam tatasusunan. Lebar pancaran untuk antena sektor boleh berkisar antara 60 hingga 180 darjah, dengan 120 darjah adalah tipikal. Dalam tatasusunan terbahagi, antena dipasang berdekatan antara satu sama lain, memberikan liputan 360 darjah penuh.
Membuat antena Yagi-Uda
Selama beberapa dekad yang lalu, antena Yagi-Uda telah kelihatan di hampir setiap rumah.
Ia boleh dilihat bahawa terdapat banyak pengarah untuk meningkatkan kearah arah antena. Pengumpan adalah dipol terlipat. Reflektor ialah elemen panjang yang terletak di hujung struktur. Spesifikasi berikut mesti digunakan pada antena ini.
| Elemen | Spesifikasi |
| Panjang elemen terkawal | 0.458λ hingga 0.5λ |
| Panjang pemantul | 0, 55λ - 0.58λ |
| Tempoh pengarah 1 | 0.45λ |
| Panjang pengarah 2 | 0.40λ |
| Tempoh pengarah 3 | 0.35λ |
| Selang antara pengarah | 0.2λ |
| Pemantul untuk jarak antara dipol | 0.35λ |
| Jarak antara dipol dan pengarah | 0.125λ |
Di bawah ialah faedah antena Yagi-Uda:
- Untung tinggi.
- Fokus tinggi.
- Pengendalian dan penyelenggaraan yang mudah.
- Kurang tenaga terbuang.
- Liputan frekuensi yang lebih luas.
Berikut ialah kelemahan antena Yagi-Uda:
- Terdedah kepada bunyi bising.
- Terdedah kepada kesan atmosfera.
Jika spesifikasi di atas diikuti, antena Yagi-Uda boleh direka bentuk. Corak arah antena sangat cekap, seperti yang ditunjukkan dalam rajah. Lobus kecil ditindas dan kejuruteraan rentak utama ditingkatkan dengan menambahkan pengarah pada antena.
