Antenne
Connaissance de base de la mesure d'antenne
Estimation de 25 minutes pour terminer la lecture
Les connaissances de base de la mesure d'antenne impliquent plusieurs aspects, notamment les fonctions de l'antenne, les paramètres de performance, les méthodes de mesure et les environnements de test. Ce qui suit est une explication détaillée des connaissances de base sur la mesure d'antenne :
1ã La fonction de l'antenne
L'antenne est un composant clé des systèmes de communication sans fil et ses principales fonctions incluent :
Rayonnement directionnel ou réception de signaux d'ondes radio : à l'état d'émission, l'antenne convertit l'énergie électromagnétique à haute fréquence de la ligne de transmission en ondes électromagnétiques dans l'espace libre ; À l'état de réception, les ondes électromagnétiques dans l'espace libre sont converties en énergie électromagnétique haute fréquence dans la ligne de transmission.
Conversion d'énergie : les antennes doivent convertir efficacement l'énergie des ondes guidées propagées par le système d'alimentation en énergie des ondes électromagnétiques, ou convertir l'énergie des ondes électromagnétiques reçues en signaux de courant.
⢠Directivité : les antennes peuvent rayonner ou recevoir des ondes électromagnétiques de manière directionnelle, en les concentrant autant que possible dans la direction souhaitée.
Polarisation : l'antenne doit être capable d'émettre ou de recevoir des ondes électromagnétiques de la polarisation spécifiée.
2ã Paramètres de performances de l'antenne
Les paramètres de performance d'une antenne sont des indicateurs importants pour mesurer ses performances, notamment :
Gain : fait référence à la capacité d'une antenne à amplifier le signal reçu, généralement étroitement liée à la directivité.
Directionnalité : décrit l'intensité de la puissance de rayonnement d'une antenne dans une direction spécifique par rapport à son état de rayonnement omnidirectionnel.
Efficacité : comprend l'efficacité du rayonnement de l'antenne et l'efficacité globale, la première prenant en compte les pertes de l'antenne et la seconde prenant en compte les pertes globales telles que les pertes de conducteur et diélectriques de l'antenne.
Impédance : rapport tension/courant à la borne d'entrée de l'antenne, qui correspond à la charge du système d'alimentation et nécessite une bonne adaptation d'impédance avec le système d'alimentation.
Rapport d'ondes stationnaires (VSWR) : reflète le degré d'adaptation entre l'antenne et le système d'alimentation.
Polarisation : méthode de polarisation par laquelle une antenne émet ou reçoit des ondes électromagnétiques.
Bande de fréquences de fonctionnement : plage de fréquences dans laquelle une antenne peut fonctionner normalement.
3ã Méthode de mesure de l'antenne
La mesure des paramètres d'antenne est généralement effectuée à l'aide d'instruments tels que des mesureurs de champ, des wattmètres, des impédancemètres ou des analyseurs de réseau, ainsi que d'équipements de test spécialisés tels que des antennes standard. Les méthodes de mesure comprennent :
Mesure du diagramme directionnel du rayonnement : en utilisant la méthode de l'antenne fixe ou la méthode de l'antenne rotative, mesurez l'intensité du rayonnement de l'antenne dans différentes directions et dessinez le diagramme directionnel du rayonnement.
Mesure du gain : à l'aide de la méthode de comparaison, comparez l'antenne testée avec une antenne standard dont le gain est connu pour déterminer le gain de l'antenne testée.
Mesure de l'impédance : utilisez la méthode du pont, la méthode de la ligne de mesure ou la méthode de la fréquence de balayage pour mesurer l'impédance d'entrée de l'antenne.
4ã Environnement de test
Afin de mesurer avec précision les paramètres de performance d'une antenne, il est nécessaire de fournir un environnement de test idéal, ce qui nécessite généralement :
⢠Terrain plat et ouvert : Pas de barrières métalliques ni de réflecteurs pour réduire l'impact sur la propagation des ondes électromagnétiques.
· Distance de test suffisante : la distance entre l'antenne testée et l'antenne auxiliaire doit être supérieure à la distance de test minimale de l'antenne pour réduire les erreurs de mesure causées par les différences de phase des ondes électromagnétiques incidentes sur l'ouverture de l'antenne testée. ⢠Chambre non réfléchissante (chambre anéchoïque à micro-ondes) : Le revêtement de la pièce est constitué de matériaux absorbants en forme de dents pointues, qui peuvent absorber la plupart de l'énergie électromagnétique incidente sur les six murs de la pièce et simuler Les conditions de test de l'espace libre sont bonnes.
Principe de l'antenne
Le principe de l'antenne implique principalement le rayonnement et la réception d'ondes électromagnétiques, ainsi que la conversion d'énergie entre ondes guidées et ondes spatiales libres. Ce qui suit est une explication détaillée du principe de l'antenne :
1ã Définition et fonction
Définition : Une antenne est un dispositif qui peut émettre efficacement des ondes électromagnétiques dans une direction spécifique de l'espace ou recevoir efficacement des ondes électromagnétiques provenant d'une direction spécifique de l'espace.
Fonction : les antennes jouent un rôle essentiel dans les systèmes de communication sans fil, chargées de convertir les courants haute fréquence (ou ondes guidées) en ondes électromagnétiques et de les rayonner dans l'espace, ou de recevoir et de convertir les ondes électromagnétiques dans l'espace en courants haute fréquence.
2ã Principe de fonctionnement
1. Induction électromagnétique et rayonnement électromagnétique :
Le principe de fonctionnement de l'antenne repose principalement sur les principes de l'induction électromagnétique et du rayonnement électromagnétique. Lorsqu’un courant haute fréquence traverse une antenne, il génère divers champs électriques et magnétiques autour d’elle. Selon la théorie du champ électromagnétique de Maxwell, « un champ électrique changeant génère un champ magnétique, et un champ magnétique changeant génère un champ électrique ». En l'excitant continuellement, la propagation du signal sans fil est obtenue.
À l'extrémité émettrice, l'antenne convertit le courant haute fréquence en ondes électromagnétiques et les rayonne dans l'espace ; À la réception, l'antenne capte les ondes électromagnétiques dans l'espace et les convertit en courants haute fréquence.
2. Conversion d'énergie :
L'antenne sert de convertisseur d'énergie, complétant la conversion d'énergie entre les ondes guidées (ou courants haute fréquence) et les ondes spatiales libres. L'antenne émettrice convertit les ondes guidées en ondes spatiales libres, tandis que l'antenne réceptrice convertit les ondes spatiales libres en ondes guidées.
3. Directionnalité et polarisation :
Les antennes ont une certaine directivité et peuvent rayonner ou recevoir des ondes électromagnétiques de manière directionnelle. Cela signifie que l'antenne a des capacités de rayonnement ou de réception plus fortes dans des directions spécifiques, tandis que des capacités plus faibles dans d'autres directions.
Le mode de polarisation de l'antenne est également l'une de ses caractéristiques importantes, qui détermine l'état de polarisation de l'antenne lors de l'émission ou de la réception d'ondes électromagnétiques.
3ã Type et caractéristiques de l'antenne
Les antennes peuvent être classées selon différents critères de classification, notamment la nature de leur fonctionnement, leur fonction, les caractéristiques de l'antenne, la distribution du courant, la bande de fréquences, la porteuse et la forme.
Les types d'antennes courants incluent les antennes de station de base mobile, les antennes de diffusion, les antennes radar, les antennes WIFI, les antennes de téléphone mobile, etc. Chaque antenne a ses scénarios d'application et ses caractéristiques de performance spécifiques.
4ã Conception et optimisation d'antenne
La forme, la taille, le matériau et d'autres facteurs d'une antenne peuvent tous affecter ses performances. Par conséquent, la conception des antennes doit prendre en compte de manière exhaustive plusieurs facteurs, notamment la fréquence de fonctionnement, la direction du rayonnement, le mode de polarisation, les exigences de gain, etc.
Dans le processus de conception, un logiciel de simulation est généralement utilisé pour la simulation et l'optimisation afin de garantir que l'antenne peut répondre aux exigences de conception.
Qu'est-ce qu'une antenne ?
Une antenne est un appareil électronique utilisé pour émettre ou recevoir efficacement des ondes électromagnétiques dans la communication sans fil. C'est un composant indispensable dans les systèmes sans fil, chargé de convertir les ondes guidées (telles que le flux de courant dans les lignes de transmission) en ondes radio (ondes électromagnétiques se propageant dans l'espace libre), ou de convertir les ondes radio en ondes guidées. .
Les fonctions spécifiques d'une antenne comprennent :
1. Rayonnement et réception : à l'extrémité émettrice, l'antenne convertit les courants haute fréquence des appareils électroniques en ondes radio et rayonne ces ondes dans l'espace environnant. À l'extrémité de réception, l'antenne capte les ondes radio dans l'espace et les convertit en courants haute fréquence pour un traitement ultérieur par des appareils électroniques.
2. Conversion d'énergie : les antennes sont le moyen de conversion d'énergie, qui peut convertir l'énergie électrique des appareils électroniques en énergie des ondes radio, ou convertir l'énergie des ondes radio en énergie électrique.
3. Directivité : De nombreuses antennes sont conçues avec une directivité spécifique, ce qui signifie qu'elles peuvent rayonner ou recevoir plus efficacement des ondes radio dans des directions spécifiques. Les antennes directionnelles peuvent contribuer à améliorer l'efficacité des communications, à réduire les interférences et à augmenter la distance de communication.
4. Polarisation : La polarisation d'une antenne fait référence à la direction du champ électromagnétique dans lequel elle rayonne ou reçoit des ondes radio. Les méthodes de polarisation courantes incluent la polarisation horizontale, la polarisation verticale, la polarisation circulaire et la polarisation elliptique. Différentes méthodes de polarisation peuvent présenter différents avantages et limites en matière de communication.
5. Adaptation d'impédance : afin de transmettre et de recevoir efficacement des ondes radio, l'impédance des antennes doit être adaptée aux lignes de transmission (telles que les lignes d'alimentation). Cela signifie que l'impédance d'entrée de l'antenne doit correspondre à l'impédance caractéristique de la ligne de transmission pour réduire la réflexion et la perte d'énergie pendant la transmission.
Il existe différents types d'antennes, notamment les antennes dipôles, les antennes cadres, les antennes paraboliques, les antennes spirales, les antennes réseau, etc. Chaque antenne a ses scénarios d'application spécifiques et ses caractéristiques de performance, telles que le gain, la directivité, la fréquence. réponse, mode de polarisation, etc.
