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Calcul du gain d'antenne
2021-10-22 www.whwireless.com
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Le gain d'antenne est une partie très importante de la structure de connaissance des antennes, bien sûr, est également l'un des paramètres importants pour la sélection des antennes. Le gain d'antenne pour la qualité de fonctionnement du système de communication joue également un grand rôle, en général, le gain dépend principalement de la réduction de la largeur du volet de rayonnement orienté verticalement, et dans le plan horizontal pour maintenir les performances de rayonnement omnidirectionnel.
A, la définition du gain d'antenne.
Antenne dans une certaine direction de la puissance de rayonnement densité de flux et antenne de référence dans la même puissance d'entrée lorsque le rapport de densité de flux de puissance de rayonnement maximal.
→ Il faut faire attention aux points suivants.
(1) s'il n'est pas spécialement marqué, le gain d'antenne se réfère au gain de direction de rayonnement maximal.
(2) Dans les mêmes conditions, plus le gain est élevé, meilleure est la directivité, plus l'onde se propage loin, c'est-à-dire que la distance parcourue augmente. Cependant, la largeur de la vitesse de la vague ne sera pas comprimée, plus le volet de vague est étroit, conduisant ainsi à une mauvaise uniformité de la couverture.
(3) Les antennes sont des dispositifs passifs et ne génèrent pas d'énergie. Le gain d'antenne est uniquement la capacité de concentrer efficacement l'énergie dans une direction particulière de rayonnement ou de recevoir des ondes électromagnétiques.
Deuxièmement, la formule de calcul du gain d'antenne
Nous pouvons apprendre de la définition du gain d'antenne, le gain d'antenne et la carte directionnelle d'antenne a une relation étroite, plus le volet principal est étroit, plus le volet secondaire est petit, plus le gain est élevé.
(1) Pour une antenne parabolique, le gain peut être approximé par l'équation suivante.
G(dBi) = 10Lg{4.5×(D/λ0)^2}
*Noter que
D : diamètre paraboloïdal
λ 0 : longueur d'onde centrale de fonctionnement
4.5 : Données empiriques validées statistiquement
2,4 GHz 13 dBi bipolaire omnidirectionnel Antenne MIMO - Connecteur femelle type N
(2) Pour une antenne omnidirectionnelle verticale, l'équation suivante peut également être utilisée pour approximer
G(dBi) = 10Lg{2L/λ0}
*Noter que
L : longueur de l'antenne
λ 0 : longueur d'onde centrale de travail
Troisièmement, gagner et transmettre la puissance
Le signal RF émis par l'émetteur radio, via le câble d'alimentation (câble) vers l'antenne, par l'antenne sous la forme d'un rayonnement d'onde électromagnétique. Une fois que l'onde électromagnétique a atteint le lieu de réception, elle est reçue par l'antenne (seule une très petite partie de la puissance est reçue) et envoyée au récepteur radio via le chargeur. Dans l'ingénierie des réseaux sans fil, il est donc très important de calculer la puissance d'émission de l'émetteur et la capacité de rayonnement de l'antenne.
La puissance transmise d'une onde radio est l'énergie dans une gamme de bandes de fréquences donnée et est généralement mesurée ou mesurée de deux manières.
Puissance (W) : un niveau linéaire par rapport à 1 watt (Watts).
Gagner (dBm) : un niveau proportionnel par rapport à 1 milliwatt (Milliwatt).
→ Les deux expressions peuvent être converties l'une dans l'autre.
dBm = 10 x log[puissance mW]
mW = 10^[gain dBm / 10 dBm]
Dans les systèmes sans fil, les antennes sont utilisées pour convertir les ondes de courant en ondes électromagnétiques et, au cours du processus de conversion, elles "amplifient" également les signaux transmis et reçus. Le gain d'antenne est mesuré en "dBi".
Comme l'énergie des ondes électromagnétiques dans le système sans fil est générée par l'amplification de l'énergie d'émission du dispositif d'émission et de l'antenne superposée, la mesure de l'énergie d'émission, la meilleure est la même mesure - gain (dB), par exemple, la puissance de l'appareil émetteur est de 100 mW, ou 20 dBm ; le gain d'antenne est alors de 10 dBi.
Énergie d'émission totale = puissance d'émission (dBm) + gain d'antenne (dBi)
= 20dBm + 10dBi
= 30dBm
Ou : = 1000mW = 1W
[règle 3dB].
→ Chaque dB est important dans un système "basse consommation", surtout n'oubliez pas la "règle des 3dB".
Chaque augmentation ou diminution de 3 dB signifie doubler ou diviser par deux la puissance : -3 dB = 1/2 puissance
-3 dB = 1/2 puissance
-6 dB = 1/4 de puissance
+3 dB = 2x puissance
+6 dB = 4x puissance
Par exemple, 100 mW ont une puissance de transmission sans fil de 20 dBm, tandis que 50 mW ont une puissance de transmission sans fil de 17 dBm et 200 mW ont une puissance de transmission de 23 dBm.
Indicateurs des paramètres principaux de l'antenne
l'antenne rapport avant/arrière est le rapport de la densité de puissance surfacique dans la direction de rayonnement maximale du volet principal (spécifiée comme 0°) à la densité surfacique maximale près de la direction opposée (spécifiée comme dans 180°±30°) F /B=10log(puissance directe/puissance arrière).
L'angle d'inclinaison électrique vers le bas est le rayonnement maximal pointant sur la surface de rayonnement verticale de l'antenne de communication et l'angle normal de l'antenne.
L'antenne de communication est divisée en une antenne à inclinaison vers le bas fixe et une antenne à inclinaison électrique selon qu'elle prend ou non en charge le réglage électrique de l'inclinaison vers le bas : demande de couverture sans fil; et l'antenne à inclinaison électrique fait référence à la différence de phase de différentes unités de rayonnement dans le réseau via une unité de déphasage pour produire un état d'inclinaison vers le bas du volet principal de rayonnement différent, généralement l'état d'inclinaison vers le bas de l'antenne à inclinaison électrique uniquement dans une certaine plage d'angle réglable.
Dans le sens du schéma, on a généralement deux volets ou plus, qui est le plus grand volet appelé volet principal, le reste du volet appelé volet secondaire. L'angle entre les deux points à mi-puissance du volet principal est défini comme la largeur du volet (faisceau) du diagramme de direction de l'antenne. Appelé demi-puissance (angle) largeur de volet. Plus la largeur du rabat du rabat principal est étroite, meilleure est la direction, plus l'anti-interférence est fort capacité. De manière générale, plus la largeur du faisceau du volet principal de l'antenne est étroite, plus le gain de l'antenne est élevé.
Gain d'antenne et taille d'antenne et largeur de faisceau de la relation.
Plus le "pneu" est plat, plus le signal est concentré, plus le gain est élevé, plus la taille de l'antenne est grande, plus la largeur de faisceau est étroite.
→ 3 points importants auxquels il faut prêter attention en particulier
1. Antennes sont des dispositifs passifs et ne génèrent pas d'énergie. Le gain d'antenne n'est que la capacité de focaliser efficacement l'énergie dans une direction particulière pour rayonner ou recevoir des ondes électromagnétiques.
2, le gain de l'antenne est généré par la superposition d'oscillateurs. Plus le gain est élevé, plus la longueur de l'antenne est longue. Gagner augmenter 3dB, doubler le volume.
3, plus le gain d'antenne est élevé, meilleure est la directivité, plus l'énergie est concentrée, plus le volet d'onde est étroit.
Le rapport d'onde stationnaire de tension (VSWR) de l'antenne est l'antenne en tant que charge de ligne de transmission non consommatrice, dans la ligne de transmission le long de l'onde stationnaire de tension générée sur le graphique, le rapport de sa valeur maximale à la valeur minimale.
Le rapport VSWR est généré, est dû à la transmission d'énergie des ondes incidentes à l'extrémité d'entrée de l'antenne n'est pas entièrement absorbé (rayonnement) généré par l'itération de l'onde réfléchie et formé. plus le ROS est grand, plus la réflexion est grande, plus la correspondance est mauvaise. Dans le système de communication mobile, les exigences générales du VSWR sont inférieures à 1,5.
Tension du signal d'entrée d'antenne et rapport de courant de signal, connu sous le nom d'impédance d'entrée de l'antenne. Général antenne de communication mobile impédance d'entrée de 50Ω.
Impédance d'entrée et structure d'antenne, taille et longueur d'onde, dans la plage de fréquences de travail requise, de sorte que l'impédance d'entrée de la partie imaginaire est très petite et la partie réelle est assez proche de 50Ω, qui est l'antenne et la ligne d'alimentation dans une bonne impédance match doit être.
Le phénomène d'intermodulation se fait par la bande de fréquences en dehors des deux fréquences porteuses ou plus mélangées dans la bande après les nouvelles composantes de fréquence, ce qui entraîne un phénomène de dégradation des performances du système. Puissance supérieure transmettre des signaux sont généralement mélangés pour produire des signaux d'intermodulation qui se retrouvent dans la bande de réception, où le signal reçu par l'antenne de la station de base est généralement de puissance inférieure. Si le signal d'intermodulation a une puissance similaire ou supérieure au signal reçu réel, le système peut confondre le signal d'intermodulation avec le signal réel.
L'isolement représente la proportion du signal transmis à un port (une polarisation) de l'antenne à double polarisation qui apparaît dans l'autre port (l'autre polarisation).
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