I. Radioviļņu pamatīpašības WWW.WHWIRELESS.COM Paredzamais lasīšanas laiks: 15 minūtes 1.1 Radioviļņu definīcija Radioviļņi kalpo kā signālu un enerģijas nesēji, ko rada svārstīgu elektrisko un magnētisko lauku savstarpēja sasaiste, ievērojot maiņstrāvas savienojuma likumu "elektrība rada magnētismu, un magnētisms rada elektrību". Izplatīšanās laikā elektriskais un magnētiskais lauks vienmēr ir perpendikulāri viens otram un abi ir perpendikulāri viļņa izplatīšanās virzienam, padarot tos par **šķērsvirziena elektromagnētiskajiem viļņiem (TEM viļņiem)**. To ģenerēšana rodas no augstfrekvences svārstību ķēdēm: kad strāva ķēdē laika gaitā strauji mainās, apkārtējā telpā tiek ierosināts maiņstrāvas elektromagnētiskais lauks. Kad šis elektromagnētiskais lauks atdalās no viļņu avota, tas izplatās telpā radioviļņu veidā, nepaļaujoties ne uz vienu vidi — tie var pārraidīt pat vakuumā. 1.2 Saistība starp viļņa garumu, frekvenci un izplatīšanās ātrumu Galvenā formula, kas nosaka radioviļņu viļņa garuma (λ), frekvences (f) un to izplatīšanās ātruma (gaismas ātrums \( C \) vakuumā, aptuveni \( 3×10^8 \, \text{m/s} \)) attiecību, ir: [lambda = ∫frac{C}{f}] **Galvenais secinājums**: Vienā un tajā pašā vidē frekvence un viļņa garums ir stingri apgriezti proporcionāli — jo augstāka frekvence, jo īsāks viļņa garums. Šī saistība tieši nosaka antenu konstrukcijas izmērus: piemēram, antenas viļņa garums 2,4 GHz Wi-Fi signāls ir aptuveni 12,5 cm, kas atbilst pusviļņa dipola antenas garumam aptuveni 6,25 cm; 700 MHz Zemfrekvences sakaru signāla viļņa garums ir aptuveni 42,8 cm, un tam nepieciešams 21,4 cm pusviļņa dipola garums. Turklāt antenas elektriskā veiktspēja (piemēram, starojuma efektivitāte, pastiprinājums un pretestība) ir tieši saistīta ar tās **elektrisko garumu** (fiziskā garuma un viļņa garuma attiecību). Praktiskajā inženierijā nepieciešamais elektriskais garums ir jāpārveido par konkrētu fizisko garumu, lai nodrošinātu antenas pareizu darbību. 1.3 Radioviļņu polarizācija Polarizācija attiecas uz elektriskā lauka virziena variācijas likumu, radioviļņam izplatoties, ko nosaka elektriskā lauka vektora telpiskās kustības trajektorija, veidojot pilnīgu spektru: **Apļveida polarizācija ← Eliptiskā polarizācija → Lineārā polarizācija**. Visu trīs polarizācijas veidu galvenās īpašības un pielietojuma scenāriji ir šādi: - **Lineārā polarizācija**: Elektriskā lauka virziens paliek fiksēts, visbiežāk izmantotā polarizācijas forma. Vilnis ar elektrisko lauku, kas ir perpendikulārs zemei, ir **vertikāli polarizēts vilnis**, kam ir spēcīga izturība pret zemes atstarošanās traucējumiem un kas ir piemērots sauszemes mobilajiem sakariem (piemēram, tradicionālajām 2G/3G bāzes stacijām); vilnis ar elektrisko lauku, kas ir paralēls zemei, ir **horizontāli polarizēts vilnis**, ko parasti izmanto radio un televīzijas pārraidē, mikroviļņu releju sakaros un citās situācijās. - **Apļveida polarizācija**: Elektriskā lauka vektora trajektorija ir apļveida, kas iedalīta **kreisās ...

Masīva klasifikācija antenas . WWW.WHWIRELESS.COM Paredzamais lasīšanas laiks: 15 minūtes Masīva antenas parasti tiek klasificētas, pamatojoties uz to atsevišķo vienību izvietojumu. Lineārs masīvs: antenas elementu masīvs, kas izvietots pa taisnu līniju, ar vienādu vai nevienādu atstarpi starp vienībām. To var tālāk iedalīt malās apgaismotos masīvos un galos apgaismotos masīvos, pamatojoties uz koncentrētā starojuma enerģijas virzienu. Plakanveida masīvs: antenas elementu masīvs, kas izvietots vienas plaknes centros. Ja visi plaknes masīva elementi ir izvietoti taisnstūra režģī, to sauc par taisnstūra masīvu; ja visu elementu centri atrodas uz koncentriskiem apļiem vai elipsveida gredzeniem, to sauc par apļveida masīvu. Plakanveida masīviem var būt arī masīvi ar vienādu vai nevienādu atstarpi. Konformālie masīvi: antenu masīvi, kas ir piestiprināti nesēja formai un pielāgojas tās formai. Cilindriskas virsmas masīvi, sfēriskas virsmas masīvi un koniskas virsmas masīvi ir konformālu masīvu piemēri. Masīva antena vienības konfigurācija. Lineāra antena Masīva elementi: dipola tipa, monopola tipa, gredzenveida elementi (piemēram, slota antenas) un spirālveida elementi. Diafragmas tipa elementi: raganu antenu elementi, atvērta tipa viļņvadu elementi, mikrolentu ielāpu elementi. Hibrīdie un specializētie elementi: Jagi-Uda vienības, logaritmiski periodisko dipolu masīvu vienības, vidējas rezonanses antenu vienības, metavirsmas/metamateriālu vienības. Masīvu antenu teorētiskais pamats. ① Elektromagnētisko viļņu interferences un superpozīcijas princips: Masīvu antenas var radīt starojuma raksturlielumus, kas atšķiras no parasto individuālo antenu raksturlielumiem. Viens no galvenajiem iemesliem ir tas, ka vairāku koherentu starojuma vienību izstarotie elektromagnētiskie viļņi telpā traucē un pārklājas viens ar otru, dažās zonās piedzīvojot palielinātu starojumu, bet citās – samazinātu. Tas izraisa nemainīgas kopējās starojuma enerģijas pārdali dažādos telpiskajos reģionos. ② Virziena diagrammas reizinājuma teorēma: Tālā lauka apstākļos kopējā normalizētā virziena funkcija antena masīvs, kas sastāv no vairākiem identiskiem elementiem, ierosināts ar fiksētu amplitūdu un fāzi un izvietots fiksētās ģeometriskās pozīcijās, var tikt sadalīts šādi: Primārais faktors F( θ , φ ): Atsevišķas vienības virziens brīvā telpā (ieskaitot vienību " s polarizācija un orientācija). Masīva faktors AF( θ , φ ): To nosaka tikai masīva ģeometriskais izkārtojums, atstatums, ierosmes amplitūda un fāze, un tas nav atkarīgs no elementu specifiskās formas. Tas ir, saliktā kopējā virziena diagramma D( θ , φ ) = F( θ , φ ) · AF( θ , φ ). Masīva analīze antenas . Antenas masīva analīze ietver tās starojuma raksturlielumu noteikšanu, pieņemot, ka ir zināmi četri parametri (kopējais elementu skaits, elementu telpiskais sadalījums, katra elementa ierosmes amplitūdu sadalījums un katra elementa ierosmes fāžu sadalījums). Šie raksturlielumi ietver antenas masīvu " s virziena diagramma, pusj...

Kas ir Antena ? An antena ir ierīce, ko izmanto, lai pārraidīt un uztvert radioviļņus Tā ir galvenā bezvadu sakaru sistēmu sastāvdaļa, kas spēj pārveidot augstfrekvences elektriskās strāvas (kas plūst pārvades līnijās) iekšā elektromagnētiskie viļņi (kas izplatās brīvā telpā) un otrādi. Antenas plaši tiek izmantotas radio apraide, televīzija, mobilie sakari, satelītu sakari , radaru sistēmas , un daudzās citās jomās. Konkrēti, antenas funkcijas ietver: Izstarojošie elektromagnētiskie viļņi: Raidīšanas pusē antena pārveido elektronisko iekārtu radīto augstfrekvences elektrisko enerģiju radioviļņos un izstaro tos apkārtējā telpā, lai nodrošinātu pārraidi lielos attālumos. Elektromagnētisko viļņu uztveršana: Uztveršanas pusē antena uztver radioviļņus no kosmosa un pārveido tos augstfrekvences elektriskās strāvās. Pēc tam šos signālus var apstrādāt, piemēram, demodulēt, pastiprināt un dekodēt, lai atgūtu sākotnējo informāciju vai datus. Enerģijas konversija: Antena darbojas kā vide, lai enerģijas pārveidošana , efektīvi pārnesot enerģiju starp vadāmiem viļņiem (pārvades līnijās) un brīvas telpas viļņiem (radioviļņiem). Virziens un polarizācija: Daudzām antenām ir specifiskas virzība un polarizācija raksturlielumi. Virzība attiecas uz antenas spēju efektīvāk izstarot vai uztvert enerģiju noteiktos virzienos nekā citos. Polarizācija apraksta antenas izstarotā vai uztvertā radioviļņa elektriskā lauka orientāciju. Šīs īpašības palīdz optimizēt komunikācijas veiktspēju, samazināt traucējumus un palielināt komunikācijas attālumu. Impedances saskaņošana: Lai nodrošinātu minimālu signāla atstarošanos un enerģijas zudumus pārraides laikā, antenai jābūt impedances saskaņots ar pārraides līniju (padeves līniju). Tas nozīmē, ka antenas ieejas impedancei ir jāatbilst līnijas raksturīgajai impedancei, lai nodrošinātu efektīvu jaudas pārnesi. Signāla pastiprināšana un pārklājums: Dažās sistēmās antenas tiek izmantotas, lai uzlabot signāla stiprumu vai paplašināt pārklājumu Piemēram: Iekšā mobilās bāzes stacijas , augstas pastiprinājuma antenas var paplašināt signāla pārklājuma zonas. Iekšā satelītu sakari , virziena un augstas pastiprinājuma antenas uzlabo signāla uztveršanas kvalitāti un uzticamību.

Kāpēc ir nepieciešama impedances saskaņošana WWW.WHWIRELESS.COM Paredzamais lasīšanas laiks: 15 minūtes Lielākā atšķirība starp radiofrekvence (RF) un aparatūras atšķirība ir impedances saskaņošanā, un impedances saskaņošanas iemesls ir elektromagnētisko lauku pārraide. Kā mēs visi zinām, elektromagnētiskais lauks ir mijiedarbība starp elektrisko lauku un magnētisko lauku. Zudumi pārraides vidē rodas tāpēc, ka elektriskais lauks, iedarbojoties uz elektroniem, izraisa svārstības. Jo augstāks ir frekvence , jo vairāk elektromagnētisko viļņu ciklu ir vienāda garuma pārvades līnijā un jo augstāka ir strāvas izmaiņu frekvence. Rezultātā palielinās svārstību radītie siltuma zudumi, kas noved pie lielākiem zudumiem pārvades līnijā. Zemās frekvencēs, tā kā viļņa garums ir daudz garāks nekā pārvades līnija, spriegums un strāva pārvades līnijā ķēdē gandrīz nemainās, tāpēc pārvades līnijas zudumi ir ļoti mazi. Tikmēr, ja viļņa izejas laikā notiek atstarošanās, atstarotā viļņa superpozīcija ar sākotnējo ieejas vilni var izraisīt signāla kvalitātes pasliktināšanos un arī samazināt efektivitāti. signāla pārraide . Neatkarīgi no tā, vai strādājat ar aparatūru vai RF sistēmas , mērķis ir sasniegt labāku signāla pārraide , un neviens nevēlas, lai ķēdē zustētu enerģija. Kad slodzes pretestība ir vienāda ar signāla avota iekšējo pretestību, slodze var iegūt maksimālo izejas jaudu. To mēs bieži saucam par impedances saskaņošanu. Ir svarīgi atzīmēt, ka konjugētā saskaņošana ir paredzēta maksimālai jaudas pārraidei. Saskaņā ar sprieguma atstarošanas koeficienta formulu \( \Gamma = \frac{Z_L - Z_0}{Z_L + Z_0} \), \( \Gamma \) šajā brīdī nav vienāds ar 0, kas nozīmē, ka notiek sprieguma atstarošana. Lai saskaņošana nebūtu traucēta, impedances ir pilnīgi vienādas, tāpēc nav sprieguma atstarošanās. Tomēr slodzes jauda šajā gadījumā netiek maksimāli palielināta. Atgriezes zudums (RL) = \(-20\log|\Gamma| \) Sprieguma stāvviļņu attiecība (VSWR) = \( \frac{1 + |\Gamma|}{1 - |\Gamma|} \) Stāvviļņu attiecības un pārraides efektivitāte ir parādīts tabulā zemāk: Impedances saskaņošana ietver diezgan nogurdinošu aprēķinu procesu. Par laimi, mums ir Smita diagramma — būtisks instruments impedances saskaņošanai. Smita diagramma ir diagramma, kas sastāv no daudziem krustojošiem apļiem. Pareizi izmantojot, tā ļauj mums iegūt šķietami sarežģītas sistēmas atbilstības impedanci bez jebkādiem aprēķiniem. Vienīgais, kas mums jādara, ir nolasīt un izsekot datus pa apļa līnijām. ## Smita diagrammas metode 1. Pēc virknes kondensatora komponenta pievienošanas impedances punkts pārvietojas pretēji pulksteņrādītāja virzienam pa nemainīgās pretestības apli, uz kura tas atrodas. 2. Pēc šunta kondensatora komponentes pievienošanas impedances punkts pārvietojas pulksteņrādītāja virzienā pa nemainīgas vadītspējas apli, uz kura tas atrodas. 3. Pēc virknes induktora komponenta pievienošanas impedances punkts pārvietojas pulksteņrādītāja virzienā pa nemainīgās pretestības apli, uz kura tas atrodas. 4. P...