Поскольку многие электрические параметры антенны необходимо точно рассчитать, это очень сложная математическая задача, и в практических задачах часто требуются некоторые инженерные оценки. Поговорим о методах инженерной приближенной обработки и общих требованиях к ряду важных параметров антенны в практических приложениях, а также о инженерной приближенной оценке ряда параметров в линии связи.

1. Об эффективности антенны

 Эффективность антенны обычно определяется как отношение излучаемой мощности антенны к входной мощности, которое всегда меньше 1. На эффективность антенны в основном влияют следующие факторы: потери в проводнике, диэлектрические потери и окружающая среда антенны. Примерная апертура антенны без потерь (КПД 100%) в технике равна:

Например, соответствующий размер апертуры антенны 2,45 ГГц составляет примерно 34,5*34,5 мм². Фактически, антенна Wi-Fi не может достичь этого размера. Поэтому эффективность антенн, представленных на рынке, обычно составляет 70–90%. ); тогда как обычные встроенные антенны из-за диэлектрических потерь и суровых условий окружающей среды обычно имеют КПД 30-50%.

2. О коэффициенте стоячей волны

 С определением коэффициента стоячей волны все знакомы, поэтому больше о нем говорить не буду. Просто в последнее время я столкнулся с большим количеством требований, и они всегда просят, чтобы стоячая волна была меньше 1,5. Пожалуйста, обратитесь к изображению ниже:

 В научных кругах обычно требуется, чтобы его КСВ был <2,0. В это время около 90% энергии, излучаемой модулем, может быть преобразовано антенной в электромагнитные волны и излучено.

 В промышленности обычно требуется, чтобы его КСВ был <3,0. В это время около 75% энергии, излучаемой модулем, может быть преобразовано антенной в электромагнитные волны и излучено.

 Во многих случаях антенн для мобильных телефонов, представленных в настоящее время на рынке, из-за стремления к созданию ультратонких и цельнометаллических конструкций стоячие волны их антенн часто достигают 5,0 или даже 7,0.

 Следовательно, для маломощного гражданского оконечного оборудования связи нет необходимости требовать, чтобы стоячая волна была ≤1,5, поскольку улучшение условий вокруг антенны часто приносит большую выгоду. Например, если стоячая волна увеличивается с 2,0 до. 1,5, энергия, передаваемая на антенну, также увеличится на 6%, а потери на излучение антенны, вызванные металлическими частями, жидкостями и т. д. в окружающей среде рядом с антенной, намного больше.

3. Принцип коэффициент усиления антенны

Теоретически коэффициент коэффициент усиления антенны представляет собой отношение плотности мощности сигнала, генерируемого реальной антенной и идеальной антенной точечного источника в определенной позиции в пространстве при одинаковой входной мощности. Здесь упоминается концепция точечной антенны. Что это такое? Фактически, люди представляют себе антенну, излучающую сигналы равномерно, а диаграмма направленности ее сигнала представляет собой равномерно рассеянную сферу. Фактически антенны имеют направления усиления излучения (далее называемые поверхностями излучения). Сигнал на поверхности излучения будет сильнее, чем значение излучения теоретической антенны с точечным источником, в то время как излучение сигнала в других направлениях ослабляется. Здесь сравнение фактического значения и теоретического значения представляет собой коэффициент коэффициент усиления антенны.

Стоит отметить, что пассивные антенны, которые обычно видят обычные люди, не только не увеличивают мощность передачи, но и потребляют мощность передачи. Причина, по которой до сих пор считается, что он имеет выигрыш, заключается в том, что другие направления приносятся в жертву ради улучшения направления излучения и улучшения использования сигнала.

4. Об коэффициент усиления антенны

 Самым простым антенным излучающим устройством является дипольная антенна стоячей волны. Антенны, такие как клеевые стержни, присоски, медные стержни и стекловолокно, обычно используемые в средствах связи, обычно являются излучающими устройствами этого типа. Давайте кратко проанализируем направление излучения и усиление дипольной антенны. Поля излучения и коэффициенты направленности (усиление для антенн без потерь) дипольных антенн разных размеров и длин следующие:

 По мере увеличения размера антенны направленность антенны увеличивается, и соответствующий коэффициент усиления увеличивается. Однако после достижения длины волны в 1,25 раза максимальное направление излучения антенны меняется и уже не находится в горизонтальной плоскости, а в боковых лепестках. (направления излучения, которые нам не нужны), ширина лепестка также становится уже, а коэффициент направленности антенны достигает максимального значения 3,28 (5,16 дБи) при длине волны в 1,25 раза. В это время ширина лепестка в вертикальной плоскости составляет 32. °.

 Поэтому обычно используется штыревая антенна с одним излучающим блоком (без отражателя), а максимальное усиление, которого можно достичь в идеальных условиях, составляет около 5 дБи.

5. Другие методы проверки коэффициент усиления антенны

А. Метод плоских волн

Испытательную антенну необходимо установить перед источником излучения плоских волн. Источник излучения плоских волн представляет собой антенну, используемую для создания поля плоских волн. Во время тестирования положение антенны необходимо отрегулировать для достижения максимального выходного сигнала, а коэффициент коэффициент усиления антенны рассчитывается путем измерения мощности.

Б. Метод свободного пространства

Метод тестируется в свободном пространстве без физических препятствий, например, на большой площадке под открытым небом. При проверке усиления антенну необходимо зафиксировать в положении источника излучения, а для измерения и расчета коэффициент усиления антенны использовать измеритель мощности.

C. Метод разбрасывающего шара

Метод сферы рассеяния требует испытаний в сферическом или призматическом рассеивающем теле, однородном внутри. При тестировании необходимо разместить антенну в центре сферы, использовать ваттметр для проверки и рассчитать коэффициент коэффициент усиления антенны.

D. Метод отражения

Этот метод необходимо протестировать на отражающих поверхностях (таких как близлежащие здания, фронтоны, морские поверхности и т. д.). Метод испытания на отражение требует, чтобы антенна передала сигнал, приняла сигнал после отражения и, наконец, вычислила коэффициент коэффициент усиления антенны.

Коэффициент коэффициент усиления антенны — это параметр, используемый для описания степени, в которой антенна концентрированно излучает входную мощность, и является важным показателем производительности антенны. В процессе проверки коэффициент усиления антенны следует уделять внимание подключению линий оборудования, калибровке испытательных приборов, испытательной среде и т. д., чтобы гарантировать точность и надежность результатов испытаний.

6. Об оценке параметров линии связи.

 В линии связи можно оценить один из четырех параметров: мощность передачи модуля, чувствительность приема, усиление антенны приемопередатчика и расстояние связи.

Например: система связи NB-IoT, базовая станция 900 МГц, коэффициент коэффициент усиления антенны составляет 10 дБи, мощность передачи терминального устройства на расстоянии одного километра составляет 23 дБм, а коэффициент коэффициент усиления антенны составляет 3 дБи. Мы можем примерно рассчитать мощность, получаемую устройством. терминальное устройство от базовой станции как:

 Конечно, это всего лишь теоретическая оценка. Реальная ситуация будет хуже (препятствия, поглощение землей, зданиями, деревьями и т. д.), а мощность, получаемая базовой станцией, может быть намного меньше этого значения ( Заявленная чувствительность NB-IoT может достигать -128 дБм или даже - 130 дБм). Конечно, мы также можем оценить расстояние связи на основе известной мощности передачи, чувствительности приема, коэффициент усиления антенны приемопередатчика и т. д.