A direttività hè un parametru fundamentale di l'antenna. Questa hè una misura di cume hè u diagramma di radiazione di un'antenna direzionale. Un'antenna chì irradia ugualmente in tutte e direzzione avarà una direttività uguale à 1. (Questu hè equivalente à zero decibel -0 dB).
A funzione di e coordinate sferiche pò esse scritta cum'è un diagramma di radiazione nurmalizatu:
[Equazione 1]
Un schema di radiazione nurmalizatu hà a listessa forma chè u schema di radiazione originale. U schema di radiazione nurmalizatu hè riduttu di magnitudine in modu chì u valore massimu di u schema di radiazione sia uguale à 1. (U più grande hè l'equazione [1] di "F"). Matematicamente, a formula per a direzionalità (tipu "D") hè scritta cusì:
Questu pò sembrà una equazione direzionale cumplicata. Tuttavia, i mudelli di radiazione di e molecule sò di più grande valore. U denominatore rapprisenta a putenza media irradiata in tutte e direzzione. L'equazione hè tandu una misura di a putenza irradiata di piccu divisa per a media. Questu dà a direttività di l'antenna.
Paradigma direzionale
Cum'è esempiu, cunsiderate e duie equazioni seguenti per u diagramma di radiazione di duie antenne.
Antenna 1
Antenna 2
Questi diagrammi di radiazione sò tracciati in a Figura 1. Attenti, u modu di radiazione hè solu una funzione di l'angulu polare theta(θ). U diagramma di radiazione ùn hè micca una funzione di l'azimut. (U diagramma di radiazione azimutale ferma invariatu). U diagramma di radiazione di a prima antenna hè menu direzionale, chè u diagramma di radiazione di a seconda antenna. Dunque, ci aspettiamu chì a direttività sia più bassa per a prima antenna.
figura 1. Diagramma di u diagramma di radiazione di un'antenna. Hà una alta direzionalità ?
Aduprendu a formula [1], pudemu calculà chì l'antenna hà una direttività più alta. Per verificà a vostra capiscitura, pensate à a Figura 1 è à ciò chì hè a direzionalità. Dopu, determinate quale antenna hà una direttività più alta senza aduprà alcuna matematica.
Risultati di u calculu direzionale, aduprate a formula [1]:
Calculu di l'antenna direzionale 1, 1,273 (1,05 dB).
Calculu di l'antenna direzionale 2, 2.707 (4.32 dB).
Una direttività aumentata significa un'antenna più focalizzata o direzionale. Questu significa chì un'antenna 2-ricevente hà 2,707 volte a putenza direzionale di u so piccu chè un'antenna omnidirezionale. L'antenna 1 riceverà 1,273 volte a putenza di un'antenna omnidirezionale. L'antenne omnidirezionali sò aduprate cum'è riferimentu cumunu ancu s'ellu ùn esistenu antenne isotropiche.
L'antenne di i telefoni cellulari devenu avè una bassa direttività perchè i signali ponu vene da ogni direzzione. In cuntrastu, l'antenne satellitari anu una alta direttività. Una parabola satellitare riceve signali da una direzzione fissa. Per esempiu, sè avete una parabola TV satellitare, a cumpagnia vi dicerà induve puntalla è a parabola riceverà u signale desideratu.
Finiremu cù una lista di i tipi d'antenna è a so direttività. Questu vi darà una idea di ciò chì a direzionalità hè cumuna.
Tipu d'antenna Direttività tipica Direttività tipica [decibel] (dB)
Antenna dipola corta 1.5 1.76
Antenna dipolo à mezza onda 1.64 2.15
Patch (antenna microstrip) 3.2-6.3 5-8
Antenna à cornu 10-100 10-20
Antenna parabolica 10-10.000 10-40
Cum'è mostranu i dati sopra, a direttività di l'antenna varia assai. Dunque, hè impurtante capisce a direttività quandu si sceglie a megliu antenna per a vostra applicazione specifica. Sè avete bisognu di mandà o riceve energia da parechje direzzioni in una direzzione, allora duvete cuncepisce un'antenna cù bassa direttività. Esempi d'applicazioni per antenne à bassa direttività includenu autoradio, telefoni cellulari è accessu Internet wireless per computer. À u cuntrariu, sè state fà teledetezione o trasferimentu di putenza miratu, allora serà necessaria un'antenna altamente direzionale. L'antenne altamente direzionali massimizzeranu u trasferimentu di putenza da a direzzione desiderata è riduceranu i signali da direzzioni indesiderate.
Supponemu chì vulemu una antenna à bassa direttività. Cumu a facemu ?
A regula generale di a teoria di l'antenna hè chì avete bisognu di una antenna elettricamente chjuca per pruduce una bassa direttività. Vale à dì, se aduprate una antenna cù una dimensione tutale di 0,25 - 0,5 lunghezza d'onda, allora minimizerete a direttività. L'antenne dipolo à mezza onda o l'antenne a fessura à mezza lunghezza d'onda anu tipicamente menu di 3 dB di direttività. Questa hè a direzionalità più bassa chì pudete ottene in pratica.
Infine, ùn pudemu micca fà antenne più chjuche di un quartu di lunghezza d'onda senza riduce l'efficienza di l'antenna è a larghezza di banda di l'antenna. L'efficienza di l'antenna è a larghezza di banda di l'antenna seranu discusse in i capituli futuri.
Per un'antenna cù alta direttività, averemu bisognu di antenne di parechje lunghezze d'onda. Cum'è l'antenne paraboliche è l'antenne à tromba anu una direttività alta. Questu hè in parte perchè sò parechje lunghezze d'onda.
Perchè hè cusì ? In fine, a ragione hà da fà cù e pruprietà di a trasfurmata di Fourier. Quandu si piglia a trasfurmata di Fourier di un impulsu cortu, si ottiene un spettru largu. Questa analogia ùn hè micca presente in a determinazione di u schema di radiazione di un'antenna. U schema di radiazione pò esse cunsideratu cum'è a trasfurmata di Fourier di a distribuzione di corrente o tensione longu l'antenna. Dunque, e piccule antenne anu ampi schema di radiazione (è bassa direttività). Antenne cù una grande distribuzione uniforme di tensione o corrente Schemi assai direzionali (è alta direttività).
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Data di publicazione: 7 di nuvembre di u 2023
