Входное сопротивление антенны планшета. Входное сопротивление антенны: что это такое и как оно влияет на работу антенны

Что такое входное сопротивление антенны. Как оно связано с эффективностью работы антенны. Какие факторы влияют на входное сопротивление. Как согласовать антенну с фидером для максимальной передачи энергии. Почему важно учитывать входное сопротивление при проектировании антенных систем.

Содержание

Что такое входное сопротивление антенны

Входное сопротивление антенны — это комплексное сопротивление, которое антенна представляет для источника сигнала или приемника в точке подключения. Оно состоит из активной и реактивной составляющих:

  • Активная составляющая отвечает за излучение энергии антенной
  • Реактивная составляющая связана с реактивным полем вблизи антенны

Входное сопротивление антенны можно представить в виде эквивалентной схемы из последовательно соединенных активного сопротивления R и реактивного сопротивления X:

Z = R + jX

где j — мнимая единица.

Почему важно знать входное сопротивление антенны

Знание входного сопротивления антенны критически важно по нескольким причинам:


  1. Для согласования антенны с линией передачи (фидером) и передатчиком/приемником
  2. Для оценки эффективности антенны
  3. Для настройки антенны на требуемую частоту
  4. Для расчета полосы пропускания антенны

Правильное согласование входного сопротивления антенны с волновым сопротивлением фидера позволяет максимально эффективно передавать энергию от передатчика к антенне и от антенны к приемнику.

Факторы, влияющие на входное сопротивление антенны

На входное сопротивление антенны влияют следующие основные факторы:

  • Геометрические размеры и форма антенны
  • Частота сигнала
  • Материал антенны и окружающих объектов
  • Близость земли и других проводящих поверхностей
  • Способ возбуждения антенны

При проектировании антенных систем важно учитывать все эти факторы для обеспечения требуемого входного сопротивления.

Методы измерения входного сопротивления антенны

Существует несколько методов измерения входного сопротивления антенны:

  1. С помощью векторного анализатора цепей
  2. Мостовым методом
  3. Методом замещения
  4. Резонансным методом

Наиболее точным и универсальным является метод с использованием векторного анализатора цепей. Он позволяет измерить как активную, так и реактивную составляющие входного сопротивления в широком диапазоне частот.


Согласование входного сопротивления антенны

Для эффективной работы антенной системы необходимо согласовать входное сопротивление антенны с волновым сопротивлением фидера. Существует несколько методов согласования:

  • Использование четвертьволнового трансформатора
  • Применение Г-образных, П-образных и Т-образных согласующих цепей
  • Использование широкополосных трансформаторов
  • Применение балунов для симметрирования

Выбор метода согласования зависит от конкретной задачи, требуемой полосы частот и допустимых потерь.

Влияние входного сопротивления на эффективность антенны

Входное сопротивление антенны напрямую влияет на ее эффективность. Эффективность антенны определяется отношением излученной мощности к подведенной мощности:

η = Pизлуч / Pподв

Где:

  • η — коэффициент полезного действия антенны
  • Pизлуч — излученная мощность
  • Pподв — подведенная мощность

Чем лучше согласовано входное сопротивление антенны с источником сигнала, тем выше эффективность передачи энергии и, следовательно, выше КПД антенны.


Зависимость входного сопротивления от частоты

Входное сопротивление антенны зависит от частоты сигнала. Эта зависимость определяет частотные свойства антенны:

  • Резонансную частоту
  • Полосу пропускания
  • Добротность

На резонансной частоте реактивная составляющая входного сопротивления близка к нулю, а активная составляющая имеет максимальное значение. Это обеспечивает наилучшее согласование и максимальную эффективность антенны.

Практические аспекты учета входного сопротивления антенны

При проектировании и эксплуатации антенных систем важно учитывать следующие практические аспекты, связанные с входным сопротивлением:

  1. Выбор точки питания антенны для получения требуемого входного сопротивления
  2. Учет влияния окружающих объектов на входное сопротивление
  3. Обеспечение стабильности входного сопротивления при изменении условий эксплуатации
  4. Периодический контроль входного сопротивления для поддержания эффективности антенны

Правильный учет этих аспектов позволяет создавать эффективные и надежные антенные системы.



Как определить волновое сопротивление антенны. Измерить параметры антенны? Совсем несложно! Схема, описание. Амплитудная характеристика направленности антенн

Входной импеданс антенны

Входной импеданс антенны (или входное сопротивление антенны) — основная характеристика передающей и приёмной антенны, которая определяется как отношение высокочастотного напряжения и тока питания

Входной импеданс антенны определяется как сумма сопротивления излучения и сопротивления потерь антенны .

Сопротивление потерь , в свою очередь складывается из омических потерь в элементах и проводах антенны, потерь в изоляции (в связи с утечками), сопротивление потерь в земле и тепловые потери в окружающих предметах, лежащих в ближней зоне антенны.

Для повышения КПД антенны необходимо стремиться к согласованию входного импеданса антенны с волновым сопротивлением линии, то есть к выполнению их равенства, а также к уменьшению потерь в антенне.

См. также

Литература

  • Антенна//Физический энциклопедический словарь/Гл. ред. А. М. Прохоров — М.: Сов. энциклопедия, 1983. — 928с., стр. 24-28
  • Драбкин А. Л., Зузенко В. Л., Кислов А. Л. Антенно-фидерные устройства. Изд-е 2-е, испр., доп. и перераб. М.: «Сов. радио», 1974, С. 536, стр. 11
  • Ротхамель, Карл Антенны, Изд-ие 11-е, переработанное и дополненное инженером Алоизом Кришке, 2005, С.

Ссылки

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое «Входной импеданс антенны» в других словарях:

    Двухполюсник и его эквивалентная схема Внутреннее сопротивление двухполюсника импеданс в эквивалентной схеме двухполюсника, состоящей из последовател … Википедия

    Антенна радиотелескопа РТ 7.5 МГТУ им. Баумана. РФ, Московская область, Дмитровский район. Диаметр зеркала 7,5 метра, рабочий диапазон длин волн: 1 4 мм Антенна устройство для излучения и приёма радиоволн (разновидности электромагнитного… … Википедия

    В гравитации, Максвеллоподобные гравитационные уравнения составляют систему из четырех уравнений в частных производных, которые описывают свойства электроподобных и магнитоподобных гравитационных полей, а также их источников зарядовой плотностью… … Википедия

    Конструкция, используемая для передачи или приема радиоволн (т.е. электромагнитных излучений с длинами волн в пределах от АНТЕННА20 000 м до АНТЕННА1 мм). В качестве примеров использования антенн можно привести радио и телевещание, дальнюю… … Энциклопедия Кольера

    электрический — 3.45 электрический [электронный, программируемый электронный]; Е/Е/РЕ (electrical/electronic/ programmable electronic; Е/Е/РЕ) основанный на электрической и/или электронной, и/или программируемой электронной технологии. Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

    — (трансформирующие линии, последовательные кабельные трансформаторы, трансформаторы полных сопротивлений) отрезки коаксиальных линий с характерными свойствами, предназначенные для согласования сопротивлений в СВЧ коаксиальном тракте. Коаксиальные… … Википедия

    Коаксиальные трансформаторы (трансформирующие линии, последовательные кабельные трансформаторы, трансформаторы полных сопротивлений) отрезки коаксиальных линий с характерными свойствами, предназначенные для согласования сопротивлений в СВЧ… … Википедия

Вопросы проектирования, изготовления и использования антенн для диапазонов длинных (ДВ), средних (СВ), и коротких (KB) волн содержат значительно меньше проблем, чем антенн для диапазона УКВ, особенно телевизионных. Дело в том, что в диапазонах ДВ, СВ, KB передатчики, как правило, обладают большой мощностью, распространение радиоволн этих диапазонов связано с большими значениями дифракции и рефракции в атмосфере, и приемные устройства обладают высокой чувствительностью.

При передаче и приеме сигнала в диапазоне УКВ и в частности телевизионного сигнала обеспечение необходимых значений этих параметров вызывает ряд трудностей, а именно: достижение мощностей телевизионных передатчиков, таких как радиовещательных, оказалось пока невозможным; явления дифракции и рефракции в диапазоне УКВ незначительны; чувствительность телевизионного приемника ограничена уровнем его собственных шумов и составляет из-за необходимости приема широкополосного сигнале примерно 5 мкВ. Поэтому для получения на экране телевизора высокого уровня изображения уровень входного сигнала должен быть не менее 100 мкВ. Однако из-за небольшой мощности передатчика и худших условий распространения радиоволн напряженность электромагнитного поля в точке приема оказывается невысокой. Отсюда возникает одно из главных требований, предъявляемых к телевизионной антенне: при данной напряженности поля в точке приема антенна должна обеспечить необходимое напряжение сигнала для нормальной работы телевизионного приемника.

Приемная антенна представляет собой одиночный провод или систему проводов, предназначенных для преобразования энергии электромагнитных волн в энергию токов высокой частоты. Параметры антенн при работе на прием и на передачу идентичны, поэтому можно применять принцип взаимности антенных устройств, дающих возможность некоторые характеристики и параметры антенн определять в режиме передачи, а другие в режиме приема.

Радиоволны, попадая на окружающие предметы, наводят в них электрические токи высокой частоты. Последние создают электромагнитное поле, и происходит отражение электромагнитной волны. Антенна принимает как прямые, так и отраженные радиоволны, которые приводят к искажению изображения на экране телевизора.

Экспериментальные исследования показали, что при использовании вертикальной поляризации к месту приема приходит значительно больше отраженных волн, чем при использовании горизонтальной поляризации. Это объясняется тем, что в окружающем пространстве, особенно в городах, имеется множество вертикальных, хорошо отражающих препятствий (здания, столбы, трубы, магниты). При выборе вида поляризации учитываются и свойства антенн. Конструктивно горизонтальные антенны проще вертикальных. Почти все они обладают направленностью в горизонтальной плоскости, что ослабевает прием помех и отраженных волн за счет пространственной избирательности.

Приемные телевизионные антенны должны удовлетворять следующим основным требованиям:

Иметь простую и удобную в эксплуатации конструкцию;

Высокую пространственную избирательность;

Пропускать широкую полосу частот;

Обеспечивать высокое отношение уровня сигнала к уровню помех при приеме;

Обладать слабой зависимостью входного сопротивления и коэффициента усиления от частоты.

Входное сопротивление антенны

Антенна является источником сигнала, который характеризуется электродвижущей силой (ЭДС) и внутренним сопротивлением, которое называется входным сопротивлением антенны. Входное сопротивление определяется отношением направления на зажимах антенны к току на входе фидера. Величину входного сопротивления антенны необходимо знать для того, чтобы правильно согласовать антенну с кабелем и телевизором: только при этом условии на вход телевизора поступает наибольшая мощность. При правильном согласовании входное сопротивление антенны должно равняться входному сопротивлению кабеля, которое, в свою очередь, должно быть равно входному сопротивлению телевизора.

Входное сопротивление антенны имеет активную и реактивную составляющие. Входное сопротивление настроенной в резонанс антенны чисто активно. Оно зависит от типа антенны и ее конструктивных особенностей. Например, входное сопротивление линейного полуволнового вибратора составляет 75 Ом, а петлевого вибратора — около 300 Ом.

Согласование антенны с кабелем-фидером

Согласование антенны с кабелем характеризуется коэффициентом бегущей волны (КБВ). При отсутствии идеального согласования антенны и кабеля имеет место отражение падающей волны (входного напряжения), например, от конца кабеля или другой точки, где его свойство резко меняется. В этом случае вдоль кабеля распространяются в противоположных направлениях падающая и отраженная волны. В тех точках, где фазы обеих волн совпадают, суммарное напряжение максимально (пучность), а в точках, где фазы противоположны, оно минимально (узел).

Коэффициент бегущей волны определяется соотношением:

В идеальном случае КБВ= 1 (когда имеет место режим бегущей волны, т. е. ко входу телевизора передается сигнал максимально возможной мощности, т. к. в кабеле нет отраженных волн). Это возможно при согласовании входных сопротивлений антенны, кабеля и телевизора. В худшем случае (когда U min =0 ) КБВ=0 (имеет место режим стоячей волны, то есть амплитуды падающей и отраженной волн равны, и энергия вдоль кабеля не передается).

Коэффициент стоячей волны определяется соотношением:

Коэффициент направленного действия и коэффициент усиления антенны

Приемная ненаправленная антенна принимает сигналы со всех направлений. Направленная приемная антенна обладает пространственной избирательностью. Это имеет важное значение, т. к. при малом уровне направленности поля в месте приема такая антенна увеличивает уровень принимаемого сигнала и ослабляет внешние помехи, приходящие с других направлений.

Коэффициент направленного действия приемной антенны представляет собой число, показывающее, во сколько раз мощность, поступающая на вход телевизора при приеме на направленную антенну, больше мощности, которую можно получить при приеме на ненаправленную антенну (при той же напряженности поля).

Свойства направленности антенны характеризуются диаграммой направленности. Диаграмма направленности приемной антенны представляет собой графическое изображение зависимости напряжения сигнала на входе телевизора от угла поворота антенны в соответствующей плоскости. Эта диаграмма характеризует зависимость ЭДС, наведенной в антенне электромагнитным полем, от направления прихода сигнала. Строится она в полярной или прямоугольной системе координат. На рис. 1, 2 представлены диаграммы направленности антенны типа «волновой канал».


Рис. 1. Диаграмма направленности антенны в полярной системе координат

Диаграммы направленности антенн чаще всего являются многолепестковыми. Лепесток, соответствующий направлению прихода волны при котором в антенне наводится максимальная ЭДС, называется главным. В большинстве случаев диаграмма направленности имеет еще обратный (задний) и боковые лепестки. Для удобства сравнения между собой различных антенн их диаграммы направленности нормируют, т. е. строят в относительных величинах, принимая наибольшую ЭДС за единицу (или за сто процентов).

Основными параметрами диаграммы направленности являются ширина (угол раствора) главного лепестка в горизонтальной и вертикальной плоскостях. По ширине главного лепестка судят о направленных свойствах антенны. Чем эта ширина меньше, тем больше направленность.


Рис. 2. Диаграмма направленности антенны в прямоугольной системе координат

Уровень боковых и задних лепестков характеризует помехозащищенность антенны. Она определяется с помощью коэффициента защитного действия (КЗД) антенны, под которым понимают отношение мощности, выделяемой антенной на согласованной нагрузке при приеме с заднего или бокового направления, к мощности на той же нагрузке при приеме с главного направления.

Часто коэффициент защитного действия выражают в логарифмических единицах — децибелах:

Направленные свойства антенны характеризуются также коэффициентом направленного действия (КНД) — числом, показывающим, во сколько раз мощность сигнала, поступающего на вход телевизора при приеме на данную направленную антенну, больше мощности, которую можно было бы получить при приеме на ненаправленную или направленную эталонную антенну. В качестве эталонной антенны чаще всего используют полуволновый вибратор (диполь), коэффициент направленного действия которого по отношению к гипотетической ненаправленной антенне равен 1,64 (или 2,15 дБ). КНД характеризует предельно возможный выигрыш по мощности, который может дать антенна благодаря своим направленным свойствам в предположении, что в ней полностью отсутствуют потери. В действительности любая антенна обладает потерями и даваемый ею выигрыш по мощности всегда меньше предельно возможного. Реальный выигрыш антенны по мощности относительно гипотетического изотропного излучателя или полуволнового вибратора характеризуется коэффициентом усиления по мощности К р , который связан с КНД соотношением:

где η — коэффициент полезного действия (КПД) антенн.

КПД антенны характеризует потери мощности в антенне и представляет собой отношение мощности излучения к сумме мощностей излучения и потерь, то есть к полной мощности, которая подводится к антенне от передатчика:

где P u — мощность излучения, P n — мощность потерь.

Ширина полосы пропускания антенны

Полоса пропускания приемной телевизионной антенны представляет собой спектр частот, в пределах которого выдержаны все основные значения ее электрических характеристик. Частотная характеристика настроенной антенны подобна резонансной кривой колебательного контура. Поэтому по аналогии с полосой пропускания контура может быть определена и полоса пропускания антенны.

На резонансной (фиксированной) частоте антенна имеет определенную величину входного сопротивления, которое согласуется с сопротивлением нагрузки. За такую частоту обычно принимается средняя частота телевизионного канала, на которой реактивное сопротивление антенны равно нулю. На частотах ниже резонансной она носит емкостной характер, а на частотах выше резонансной — индуктивный.

Таким образом, изменение частоты приводит как к изменению активной составляющей, так и к появлению реактивной составляющей входного сопротивления. Вследствие этого мощность, подводимая к нагрузке, уменьшается.

Особенно это заметно на крайних частотах, наиболее удаленных от резонансной частоты. Допустимо уменьшение мощности не более чем в два раза. Исходя из этого шириной полосы пропускания 2Af считается такой спектр частот вблизи резонансной частоты в пределах которого подводимая к нагрузке мощность уменьшится не более чем в два раза.

Для обеспечения хорошего качества приема антенна должна пропускать весь спектр частот телевизионного сигнала, который для одного канала равен 8 МГц. Качество изображения остается еще достаточно хорошим, если антенна пропускает полосу частот не менее 6 МГц. Дальнейшее сужение полосы частот приводит к ухудшению качества изображения и к потере его четкости. Самый эффективный метод расширения полосы пропускания — уменьшение эквивалентного волнового сопротивления вибратора за счет увеличения его поперечных размеров. Таким путем увеличивается погонная емкость и уменьшается погонная индуктивность вибратора. Кроме всего прочего полоса пропускания антенны ограничивается и полосой пропускания фидера снижения.

входное сопротивление антенны. Считается, что оно представляет собой последовательно соединённые реактивное и активное сопротивления. Но в антенне или в фидере нет реального резистора, конденсатора или катушки индуктивности. Всё это только результат расчёта эквивалентных им сопротивлений антенной цепи. Пусть в качестве нагрузки будет использован некий «чёрный ящик», на входной разъём которого подаётся ВЧ напряжение. На этом разъёме реально можно измерить мгновенное напряжение u’ и ток i’, а также разницу фазы между ними j. Входное сопротивление есть рассчитанное активное и реактивное сопротивления, подключая к которым данное ВЧ напряжение получим точно такие же u’, i’ и j.
Известно, что такой эквивалент может иметь как последовательное (serial, Zs=Rs+jXs), так и параллельное (parallel, Zp=Rp||+jXp) соединение активных и реактивных сопротивлений. Каждому последовательному соединению активного (Rs) и реактивного (Xs) сопротивлений соответствует параллельное соединение активного (Rp) и реактивного (Xp) сопротивлений. В общем случае Rs№Rp и Xs№Xp. Привожу формулы, по которым можно пересчитать численные значения с одного соединения на другое.

Например, пересчитаем последовательное соединение Zs=40+j30W в параллельное Zp.

Чаще используют эквивалент последовательного включения, но и эквивалент параллельного включения имеет такое же практическое значение. Zs называется импедансом последовательного включения, R – резистансом, X – реактансом, а Zp импедансом параллельного включения. В параллельном включении часто используется админтанс, но это проводимость, и наглядность при его использовании сильно уменьшается. Обычно термин „импеданс“ указывает, что речь идёт о последовательном соединении эквивалентного активного и реактивного сопротивлений.

88) Мощности, подводимые к антенне и излученные антенной.

Мощность делится на две части:

1) излучаемая

2) потери на активном сопротивлении (в земле, в окружающих металлических проводниках, оттяжках, строениях и т.д.)

– излученная мощность, как для всякой линейной цепи, пропорциональна квадрату действующего значения тока в антенне.

– коэффициент пропорциональности.

Сопротивление излучения можно определить как коэффициент, связывающий антенны с в данной точке антенны .

(форма антенны, геометрические размеры, l )

– полезная мощность

Мощность потерь:

– эквивалентное сопротивление потерь отнесенное к току I

– полная мощность (подводимая к антенне)

где – активное сопротивление антенны в точке запитки

Для оценки эффективности работы антенны вводят понятие КПД антенны , для увеличения необходимо уменьшение .

89) Симметричный электрический вибратор в свободном пространстве.

Приближенные законы распределения тока и заряда по вибратору.

Рис. 15. Симметричный вибратор

Симметричный вибрато – два одинаковых плеча по размерам и форме, между которыми включается генератор.

До разработки строгой теории симметричного вибратора (конец 30-х начало 40-х годов) при расчете поля вибратора применялся приближенный метод. В его основе лежит предположение о синусоидальном распределении тока по вибратору (закон стоячих волн) связанное с некоторой внешней аналогией между симметричным вибратором и 2-х проводной линией разомкнутой на конце.

После ряда экспериментов со спиральными антеннами был построен график

входного сопротивления дипольной и вертикальной спиральной антенн в зависимости от коэффициента укорочения (рис. 6.9) в диапазоне 7…28 МГц. Антенны были выполнены на диэлектрическом каркасе диаметром от 10 мм до 10 см, намотка спирали была равномерной, использовался провод диаметром более 0,5 мм.

Как показали опыты, для укороченных спиральных антенн, имеющих К = 2…10, изменение диаметра их каркаса в пределах 1…10 см не влияет в значительной степени на входное сопротивление. Однако для сильно укороченных спиральных антенн с К > 10 полученные мной результаты показали, что входное сопротивление в значительной мере зависит от диаметра их диэлектрического каркаса и от частоты, на которой спиральная антенна имеет резонанс, поэтому для них такого простого графика, как на рис. 6.9 получить не удалось.

Как видно из этого графика, для питания дипольных и вертикальных спиральных антенн с К > 3 подходит коаксиальный кабель волновым сопротивлением 50 Ом, электрической длиной кратной половине длины волны работы антенны. В некоторых случаях вертикальные антенны первоначально имели входное сопротивление значительно большее, чем на рис. 6.9, но настройка «земли» антенны в резонанс позволяла его понизить. Подключение коаксиального кабеля к вертикальной антенне обычно незначительно изменяет ее входное сопротивление на конце подключения кабеля к трансиверу, в этом случае изменение входного сопротивления

происходит в сторону уменьшения. Дипольная спиральная антенна по

сравнению с вертикальной обычно имеет входное сопротивление более приближенное к показанному на графике. Однако, подключение коаксиального кабеля к дипольной спиральной антенне может привести к тому, что сопротивление антенны будет значительно отличаться от указанного на графике, причем, как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения. Ферритовые кольца в количестве не менее 10 шт., установленные на концах коаксиального кабеля, уменьшают его влияние

на входное сопротивление, но не устраняют полностью. Если коэффициент удлинения спиральной антенны превышает 5, на конце коаксиального кабеля, питающего антенну, целесообразно устанавливать высокочастотный дроссель не из ферритовых колец, а в виде 5–20 витков коаксиального кабеля диаметром 10…20 см.

Изменение диаметра спирали и диаметра провода, используемого для намотки реальной укороченной антенны, не оказывает значительного влияния на входное сопротивление антенны. Происходит это потому, что при увеличении диаметра спирали антенна излучает более эффективно, следовательно, возрастает сопротивление излучения антенны, и возрастает ее входное сопротивление. При уменьшении диаметра спирали, эффективность излучения антенной электромагнитных волн уменьшается, поэтому падает сопротивление излучения, но возрастают диэлектрические потери в каркасе спирали. Рост диэлектрических потерь приводит к росту входного сопротивления спиральной антенны. Очевидно, что для увеличения эффективности работы спиральной антенны необходимо использовать для изготовления ее спирали провод как можно большего диаметра и диаметр витков спирали должен быть максимально возможным для практического выполнения антенны. Каркас, на котором выполнена спираль антенны, должен иметь малые диэлектрические потери. В конструкции спиральной антенны желательно использовать равномерную намотку спирали.

Что такое входное сопротивление антенны?

Все знают, что входное сопротивление (импеданс) антенны редко когда бывает равный волновому сопротивлению фидерной линии. Здесь постараюсь показать, как согласовать нагрузку с фидером эффективными методами.
Далее все примеры будут даны для коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 50 ом, но принцип расчёта действителен и для других как несимметричных, так и симметричных линий передач.

Входное сопротивление антенны


Сначала выясним, что такое входное сопротивление антенны. Считается, что оно представляет собой последовательно соединённые реактивное и активное сопротивления. Но в антенне или в фидере нет реального резистора, конденсатора или катушки индуктивности. Всё это только результат расчёта эквивалентных им сопротивлений антенной цепи.

Пусть в качестве нагрузки будет использован некий «чёрный ящик», на входной разъём которого подаётся ВЧ напряжение. На этом разъёме реально можно измерить мгновенное напряжение u’ и ток i’, а также разницу фазы между ними j . Входное сопротивление есть рассчитанное активное и реактивное сопротивления, подключая к которым данное ВЧ напряжение получим точно такие же u’, i’ и j .


Известно, что такой эквивалент может иметь как последовательное (serial, Zs=Rs+jXs), так и параллельное (parallel, Zp=Rp||+jXp) соединение активных и реактивных сопротивлений. Каждому последовательному соединению активного (Rs) и реактивного (Xs) сопротивлений соответствует параллельное соединение активного (Rp) и реактивного (Xp) сопротивлений. В общем случае Rs № Rp и Xs № Xp. Привожу формулы, по которым можно пересчитать численные значения с одного соединения на другое.


Например, пересчитаем последовательное соединение Zs=40+j30 W в параллельное Zp.


Чаще используют эквивалент последовательного включения, но и эквивалент параллельного включения имеет такое же практическое значение. Zs называется импедансом последовательного включения, R – резистансом, X – реактансом, а Zp импедансом параллельного включения.

В параллельном включении часто используется админтанс, но это проводимость, и наглядность при его использовании сильно уменьшается. Обычно термин „импеданс» указывает, что речь идёт о последовательном соединении эквивалентного активного и реактивного сопротивлений.

Однако, пересчёт последовательного соединения сопротивлений в параллельное соединение довольно часто нужен для компенсации реактивной составляющей. Только следует иметь в виду, что при последовательной и параллельной компенсации получаем разные активные составляющие сопротивления.

Для пересчёта Zs в Zp и наоборот очень хорошо подходит программа NETCALK .
Возникает вопрос, как измерить параметры комплексной нагрузки. К сожалению, простой измеритель КСВ тут мало пригоден. Я для этого пользуюсь векторным анализатором VA1 , который на дисплее показывает все нужные цифровые значения. Так же можно воспользоваться прибором AA-330 .

Компенсация реактивной составляющей


Реактивную составляющую сопротивления (импеданса) полезно компенсировать. Это уменьшает КСВ. Суть компенсации есть выравнивания фаз напряжения и тока. Менять угол фазы между напряжением и током можно подключая реактивный элемент последовательно или параллельно.

Чтобы разница в углах фаз стала равна нулю, надо подключить такое реактивное сопротивление, какое присутствует в эквивалентной схеме нагрузки, только с противоположным знаком. Известно, что реактивное сопротивление ёмкости имеет отрицательный знак, индуктивности – положительный.

В случае последовательной компенсации дополнительный эквивалентный реактивный элемент с противоположным знаком включается последовательно и получается последовательный контур, а в случае параллельной компенсации – параллельно, получается параллельный контур. В случае последовательного соединения сопротивлений они просто складываются


А в случае параллельного соединения


Если нагрузку полностью скомпенсировать, эти контура находятся в резонансе, при этом Xs=0 или Xp= Ґ . Например, имеем нагрузку Zs=50+j30 W (Zp=68||+j113 W ), SWR=2.

Если последовательно с нагрузкой включим ёмкость с Xc=-30 W , получим Z=50 W и SWR=1. Если параллельно нагрузке подключим ёмкость с Xc=-113 W , получим Z=68 W и SWR=1,36. В случае последовательной компенсации дополнительный элемент с эквивалентном соответствует последовательному контуру, в случае параллельного – параллельному.

Согласование сопротивлений


Как я уже писал, по-разному подключая компенсирующий элемент, в общем случае получаем разный Z, тем самым и КСВ. Посмотрим, как можно скомпенсировать (согласовать) нагрузку Zs=22+j25 W (Zp=50,4||+j44 W ), SWR=2,94.

Последовательно подключив конденсатор с Xc=-25 W получим Z=22 W (SWR=2,27). Если параллельно нагрузке подключим конденсатор с Xc=-44 W , получим Z=50,4 W и SWR=1,01. Как видим, в данном случае параллельная компенсация бесспорно лучше. Если такая нагрузка будет подключена к передатчику, который работает на частоте 14 MHz, то параллельно нагрузке следует подключить конденсатор ёмкостью


Если передатчик имеет выходной П-контур, то эту ёмкость надо добавить к выходному (холодному) конденсатору. Это можно сделать с помощью выходного конденсатора, если его увеличить на необходимую величину. В таком случае получим хорошее согласование передатчика, рассчитанного на 50 W , с нагрузкой (в точке соединения фидера с передатчиком, r =0), хотя КСВ в кабеле останется 2,94. W , то параллельно конденсатору П-контура надо подключить индуктивность 0,5mH (Xl=44 W ) или, если есть такая возможность, ёмкость „холодного» конденсатора П-контура уменьшить на 258pF (Xs=-44 W ). Частично из-за этого, настраивая П-контур на реальную нагрузку, мы и получаем неодинаковую ёмкость „холодного» конденсатора сравнительно с 50 W эквивалентом.

Частично потому что, меняя ёмкость конденсаторов П-контура, можно в некоторых пределах настроить передатчик на нагрузку, не равную рассчитываемой при проектировании передатчика. Если передатчик не имеет П-контура или тюнера, то эта не скомпенсированная реактивность расстраивает выходной фильтр передатчика, коэффициент отражения r >0 и передатчик не способный отдать в фидер расчитанную мощность.

Хочу отметить, что ни П-контур, ни тюнер в трансивере или около него, КСВ в фидере не изменяет. Эти устройства способны только согласовать выходное сопротивление передатчика с входным сопротивлением фидера в точке его подключения к передатчику (не путать с волновым сопротивлением фидера), т.е. улучшить коэффициент отражения r . Чтобы улучшить КСВ в кабеле, надо согласовать нагрузку с волновым сопротивлением фидера в точке их соединения.
Можно одновременно применять последовательную и параллельную компенсацию. Это зависит от конкретного случая. Приведу реальный пример. Сопротивление антенны на 1,9MHz имеет импеданс Zs=26+j44 W (Zp=100||+j59 W ), SWR=3,7.

Если параллельно нагрузке подключить конденсатор с Xc=-59 W , получим Z=100 W , SWR=2, если последовательно подключим конденсатор с Xc=-44 W , получим Z=26, SWR=1,92. Последний вариант лучше, но всё равно плохой. Теперь, не изменяя Rs, подберём Xs такое, что бы Rp стало бы 50 W . Этому варианту соответствует Zs=26+j25 W . Последовательно с нагрузкой подключим реактивность Xs=(26+j25)-(26+j44)=-j19 W (конденсатор 4,4nF). Полученный Zs=26+j25 W пересчитаем в Zp=50||+j52 W .

Теперь параллельно подключаем реактивность Xp=-j52 W (конденсатор 1,6nF) и получаем Z=50 W и SWR=1. Всё, антенна с 50 W фидером согласована!
Всё это без труда можно посчитать с помощью программы MMANA . Я всё это писал для того, что бы был понятен механизм настройки и что на что влияет.


Можно согласовать и другим способом. Известно, что если к фидеру подключить нагрузку, сопротивление которой не равно волновому сопротивлению фидера, то фидер будет трансформировать сопротивление нагрузки.

Численное значение сопротивления на входе фидера будет зависеть от сопротивления нагрузки, волнового сопротивления и длины фидера. С помощью программы APAK-EL находим, что если к нагрузке Zs=26+j44 W подключить фидер 50 W длиной 4,76м., то на частоте 1,9MHz на его входе получим Zs=50+j69 W .

Если в этом месте включим последовательно ёмкость с Xc=-69 W (конденсатор 1,2нФ), то получим Z=50 W и SWR=1. С этого места можно подключать 50 W фидер любой длины.


Возможны и другие варианты согласования. Это зависит от понимания сути и фантазии.
Теперь попробуем согласовать антенну на 14 MHz, сопротивление которой Zs=150-j260 W (Zp=600||-j346 W ). Как видим, одним компенсирующим элементом не обойдёмся.

Нам нужно получить 50 W , а не 150 W или 600 W . Вводим данные в APAK-EL и находим ближайшую к нагрузке точку, где Rtr=50 W .


Как видим, длина дополнительного кабеля будет только 30см. В этом месте будем иметь Zs=50-j161 W . Если в этом месте последовательно подключим индуктивность с Xl=161 W , то получим полное согласование (Z=50 W , SWR=1).
Всё это можно согласовать и в месте подключения нагрузки к фидеру. Пример с MMANA


Как видим, согласовать можно, подключив индуктивность 1,35 m H параллельно нагрузке, а сигнал на нагрузку подавать через конденсатор 68,5pF.

Шлейфы


Шлейфами называются закороченые или открытые отрезки фидера. В идеальном фидере (фидере без потерь) сопротивление таких отрезков есть чисто реактивное, активной части нет.

Такими отрезками фидера можно пользоваться при компенсации реактивной составляющей. Это удобно, если применяется параллельное компенсирование. Часто используется отрезки до четверти длины волны. Они могут быть и длиннее, но реальные фидеры имеют потери и, чем длиннее линия, тем больше.

Замкнутый шлейф электрической длины до 1/4 l имеет на конце индуктивное реактивное сопротивление, разомкнутый – ёмкостное. Такими отрезками фидера можно имитировать как индуктивность, так и ёмкость. Но надо не забыть, что индуктивность или ёмкость шлейфа зависят от частоты.

В приведённом примере мы видим, что надо подключить индуктивность 1,352 m H. С помощью MMANA получаем, что такую индуктивность на 14 MHz имеет закороченный на конце шлейф с кабеля RG58/U длиной 2,62м.


На том же примере попробуем то же согласовать с помощью MMANA другим способом, используя только шлейф.

Таким образом, если короткозамкнутый шлейф длиной 67,5см. подключить параллельно фидеру на расстоянии 2,57м. от нагрузки, то так же полностью согласуем фидер с нагрузкой. Или же, можно параллельно подключить разомкнутый шлейф длиной 2,84м. на расстоянии от нагрузки 3,82м.
Возможны и другие варианты согласования. Но следует помнить, что потери в низкоомных (коаксиальных) фидерах при больших величинах КСВ значительны, так что желательно выбирать такой способ согласования, при котором получаются самые короткие отрезки фидера с большим КСВ и применять толстые качественные кабеля.
Как видите, практически можно согласовать все и по-разному.
Только для этого нужен измерительный прибор, ну, и конечно, компьютер. Комплексное сопротивление антенны не измеришь ни тестером, ни измерителем КСВ. Без этих данных согласование превращается в трудоёмкое занятие и часто приводит к неудовлетворительным результатам.

В этой статье я описал несколько методов согласования. Постарался описать суть вопроса как можно проще, но очень просто в таком вопросе не получается.
Эта статья мною написана несколько лет назад на литовском языке и сейчас переведена на русский. В настоящее время имеются другие версии программ APAK-EL и MMANA, примеры же приведены используя старые версии.
APAK-EL имеет утилиту, с помощю которой тоже можно рассчитать компенсирующие реактивности. Однако сам принцип согласования от этого не меняется.
Надеюсь, что статья кое-кому будет полезна.

Vytas (LY3BG), ly3bgtakas.lt

Huawei E3372h-153 4G 3G GSM модем USB универсальный с Антенной 3G 4G кабель 10 м

Huawei E3372 4G LTE 3G 2G GSM GPRS модем универсальный с Huawei E3372h-153 с Antex PETRA Broad Band кабель 10 м

Huawei E3372 работает со всеми операторами сотовой связи GSM , лучшая и одна из самых популярных моделей модемов HUAWEI.

LTE 4G 3G модем USB Huawei 3372 произведен крупнейшей международной корпорацией Huawei Technologies Co Ltd.  Huawei 3372 настраивается на провайдера автоматически, подключив sim карту МТС, Мегафон, Yota, Билайн или TELE2 и другие, модем выходит в сеть. У Российских операторов модем представлен собственными брендами. МТС предлагает модель с названием МТС 827F. ВымелКом выпускает Билайн E3372s-hilink. У мегафона девайс называется  М150-2.

USB модем Huawei 3372 имеет две версии: Huawei E3372s и E3372h. Различить версии можно по серийному номеру : у Huawei E3372h  IMEI начинается с «G4P…» , а у Huawei E3372s с «L8F…». Новая модификация E3372h имеет веб интерфейс, т.е через любой браузер  Chrome, Mozilla, Internet Explorer можно зайти и посмотреть характеристики или изменить какие либо настройки.

Huawei 3372 оснащен 2-мя разъемами CRC9 для подключения внешних антенн MIMO. Одиночная антенна подключается к разъему, ближайшему к USB. 3G-сети устройство также поддерживает. Модем весит 35 г и подключается к ноутбуку или планшету посредством обычного USB порта, обеспечивает максимальную скорость соединения до 150 Мбит/с. Поддерживаемые частоты: GSM / GPRS / EDGE 850 / 900 / 1800 / 1900 MHz; UMTS / DC-HSPA+ /WCDMA 900 / 2100 MHz; LTE 800/900/1800/2100/2600 MHz. Скорость приёма данных модемом до 150 Мбит/с, скорость передачи данных — до 50 Мбит/с.  Поддерживает операционные системы Windows XP, Windows Vista, Windows 7, Windows 8, Mac OS X (10.5, 10.6, 10.7, 10.8), Linux. Доступ по стандарту 2G (GSM, GPRS, EDGE) осуществляется на частотах 850, 900, 1800 и 1900 МГц. Стандарт 3G (UMTS, DC-HSPA+, WCDMA) поддерживает работу в диапазоне 900 и 2100 МГц. 4G (LTE) доступен на частотах в 800, 1800 и 2600 МГц.

Дополнительно в модеме есть слот для MicroSD карт до 32 GB.

Удобно вставлять сим-карту.  Для того,чтобы поставить сим-карту необходимо отодвинуть верхнюю крышку с логотипом Huawei в сторону и поставить сим-карту по рисунку до упора. После установки сим-карты подключаем USB-модем к компьютеру. Веб интерфейс показывает оператора, уровень сигнала, состояние — подключено. Можно зайти в «Настройки» указана шкала приема сигнала 

Руководствуясь этими значениями можно настраивать антенну. Подключаем антенну и начинаем её поворачивать с задержками в одну-две минуты и следим за этими значениями. Они меняются автоматически. Обновлять страницу каждый раз не нужно. Просто повернули на 10-15 градусов и смотрите на значения. Чем выше уровень сигнала .Тем скорость выше 

Питание от обычного USB-порта компьютера или ноутбука.

Благодаря модему HUAWEI E3372h  4G высокоскоростной интернет всегда будет у вас под рукой.

Технические характеристики Huawei E3372:

Размеры Высота 88 мм Ширина 28 мм Толщина11,5 мм

Вес <35 г

Форма USB-модем 

Система связи

FDD: DD800/900/1800/2100/2600

UMTS: 900/2100

GSM:850/900/1800/1900

Скорость соединения

LTE FDD: Cat4 загрузка:150 Мбит/c/пересылка:50 Мбит/c @20M BW

UMTS: DCHSPA+:42/5,76 Мбит/c;21M/5,76 Мбит/c;14M/5,76M

HSUPA:7,2 M/5,76M

2G: Пакетная передача данных EDGE до 236,8 кбит/с

Гнездо для карты MicroSD  Есть

Интерфейс внешней антенны  CRC-9*2

Разнесенный прием  Есть

Операционная система  ОС: WindowsXP,Vista,Windows7/8,MAC, Win Blue

Характеристики переходника:

Разъем к модему CRC9 1 шт.

Разъем к антенне SMA

Кабель: RG174U 

Длина кабеля:10сm

Электрические и механические характеристики PETRA Broad Band

Рабочий диапазон частот, МГц 1700-2700

Усиление в диапазоне GSM1800, dBi 12,5

Усиление в диапазоне 3G (1,9-2,2ГГц), dBi 13-13.5

Усиление в диапазоне WIFI (2.4ГГц), dBi 15

Усиление в диапазоне 4G (LTE), dBi 15,5

Ширина ДН в Н-плоскости, град 30

Ширина ДН в Е-плоскости, град 30

Уровень боковых лепестков, не более -14 dB

Уровень кроссполяризации, не более -25 dB

Входное сопротивление, Ом 50

КСВ в диапазоне GSM1800, не более 2,0

КСВ в диапазоне 3G/4G/WIFI, не более 1.4

Допустимая мощность, Вт 50

Поляризация вертикальная/горизонтальная

Масса, г 1000

Крепление мачта диаметром 20-52мм

Габаритные размеры, м 0,24х0,24х0,06

Допустимая скорость ветра, м/сек 50

Разъем N-female

Материал защитной коробки ABS-пластик с защитой от  ультрафиолетового излучения

Материал экрана сталь

Материал крепления сталь

Защитное покрытие порошковая полимерная краска 

Вес :1 кг

Размер :240х410х60мм

Диапазон связи :GSM 1800/3G 2000/LTE 2600/Wi-fi 2400

Разъем (серия) :N

Тип антенны :Панельная направленная

Усиление Дб :12,5-15,5 дБ

Усиление 3G и 4G сигнала: выбираем антенну, кабели, разъемы

Из-за огромного разнообразия довольно трудно выбрать конкретную модель антенны. В данной статье вы узнаете о том, какую выбрать антенну для интернета, с учетом преимуществ, особенностей и недостатков различных типов данного оборудования.


Схема подключения оборудования

Если нужен доступ в интернет для персональных компьютеров (ПК), ноутбуков и смартфонов, то подойдет самая простая схема: антенна — модем — ПК. Модем можно подключить через USB-разъем к компьютеру, а посредством кабельной сборки и адаптера (пигтейла) к антенне.

Если у вас несколько устройств (компьютеры, телевизор, плеер, планшет и т.  п.), тогда потребуется роутер, а далее сигнал пойдет по WiFi или витой паре.

Учитывая такое многообразие комбинаций, представим обобщенную схему:

Антенна — Фидерная линия — Роутер/модем

Под «фидерной линией» подразумевается совокупность всех разъемов, кабелей, адаптеров и пр., служащая для соединения.

Чтобы выбрать оборудование, опирайтесь на критерии:

  • соотношение качества (скорости приема/передачи) и стоимости;

  • приемлемое качество приема при минимальных затратах на оборудование.


Разновидности антенн

Широкополосная или узкополосная?

Широкополосная антенна используется для приёма сигнала в разных частотных диапазонах при отсутствии возможности установки антенн по отдельности, на каждый диапазон. Если говорить о том, как работает антенна для модема, то когда появляется необходимость в одновременном приёме GSM-сигнала для голосовой связи и 3G/4G-сигналов для интернета, в данном случае модем будет в автоматическом режиме переключаться на необходимый стандарт связи без продолжительных потерь. Однако есть и недостаток: при стабильном сигнале будут ловиться помехи, создаваемые голосовой связью, 4G-сигналом, а также интерференцией сигналов разнообразных источников, которые лежат в широком диапазоне частот антенны.

Типы антенн

Антенны делятся на следующие типы:

  • Облучатель для спутниковых тарелок;

  • Панельная, широкополосная;

  • «Волновой канал» (Яги), антенна с ограниченной полосой усиления сигнала.

Облучатели, устанавливаемые на место конвертеров на спутниковых антеннах, предназначены для приема сигнала в условиях прямой видимости до БС (базовая станция) на границе обслуживаемой зоны. Если говорить о том, как выбрать оптимальное направление для 3G антенны такого типа, то здесь важно точно знать местоположение передающей соты и рельеф местности. Для применения требуется «тарелка» стороннего производства, диаметр которой выбирается с учетом требуемого усиления. Достоинством является возможность достижения максимального усиления сигнала. К недостаткам относятся: необходимость крайне точного позиционирования антенны на сотовую вышку как в вертикальной плоскости так и в горизонтальной на высоте не менее 3 метров. Антенну не достаточно просто закрепить на мачту, так как даже средний ветер будет менять ее точное положение и ухудшать прием. Крепеж лучше всего делать только к стене.  

Панельные антенны и Яги имеют некоторые сходства:

  • они направленные;

  • достаточно высокий КУ (коэффициент усиления) в рабочем диапазоне.

Имеется важное отличие в виде ощутимо большей неравномерности усиления в рабочем частотном диапазоне у Яги.

Яги более дешевые и легкие решения, которые применяются в узкой полосе частот. Таким образом, антенна Яги не может усиливать сигнал одновременно, например, в полосе 3G и 4G. Так как эти частоты “нарезаны” кусками в диапазоне от 1600 до 2600 МГц. А в некоторых областях они залазят и в диапазон от 450 — 900 Мгц, включая GSM канал.

В настоящее время панельные широкополосные направленные антенны практически завоевали рынок бытовых 3G и 4G усилителей интернет сигнала. Достаточно широкая диаграмма направленности позволяет незаморачиваться с поиском профессионалов для их настройки. Стоимость самих панельных 4G антенн невысока и определяется их размерами, коэффициентом усиления и поддержкой стандарта MIMO/ 

MIMO или нет?

По сути, MIMO — это 2 антенны в едином корпусе, развернутые под углом 90 градусов относительно друг друга. Для увеличения пропускной способности в стандарте передачи данных применяется горизонтальная и вертикальная поляризация. Это позволяет увеличить скорость приема и передачи данных. Технология поддерживается в стандарте 4G. 

В 3G-сети задействованы тысячи базовых станций без MIMO и порой пропускная способность может снизиться, а потому технология по большей части актуальна только для 4G.

Входное сопротивление

Выбор антенны по входному сопротивлению зависит от кабеля для фидера. Кабели 75 Ом ощутимо дешевле, однако некоторые марки не уступают по характеристикам кабелям 50 Ом.

Производители модемов и роутеров рекомендуют кабели 50 Ом, поэтому техника снабжается соответствующими разъемами, а потому при подключении кабеля с другим волновым сопротивлением возникают небольшие потери. Для кабельных трасс 5-10 м можно смело использовать 75-омный кабель. На 15 метровом отрезке потери если и будут, то не очень существенными, поэтому здесь стоит использовать хорошие кабели с оплеткой 64% — 96% экрана. На отрезке от 20 м. лучше использовать или предыдущий кабель, или применять кабельные сборки из радиотехнического кабеля, можно недорогого типа RG-58. Если трассу тянете более 30 метров стоит потратиться на 5D-FB.  

Элементы фидерной линии

Фидер — совокупность адаптеров, кабелей, модемов и антенн. Факторы при выборе фидера:

  • сведенные к минимуму потери сигнала с разумными ограничениями на цены компонентов;

  • минимальные расходы на фидер при ограничении на величину потерь.

Гермобокс

Гермобокс — альтернатива фидеру, но отличается отсутствием потерь сигнала. Можно расположить антенну в одном месте, где есть сигнал от оператора, даже за несколько десятков метров от ПК.

Однако есть и ряд недостатков:

  1. Длина кабеля USB максимум 10 метров.

  2. Ограничения в использовании, связанные с температурным режимом (зависания при перегреве, замерзание).

  3. Неудобство в эксплуатации.

Такие антенны дороже обычных, что компенсируется экономией на кабелях и отсутствием потерь.

Кабели

При выборе кабеля стоит учитывать следующее:

  • Чем больше толщина кабеля, тем меньшими будут потери;

  • Два экрана лучше, чем один;

  • При куда более плотном плетении снижаются потери;

  • Кабель со сплошным полиэтиленом имеет большие потери по сравнению с вспененным центральным диэлектриком;

Разъемы

Антенны 50 Ом комплектуются, преимущественно, разъемами типа N, а 75 Ом – разъемами F-типа. Площадь контакта N-разъема выше, чем у F, а потому надежность рабочего процесса системы в их случае выше.

Стандартный F-разъем, как правило, функционирующий на частотах до 1-2 ГГц, характеризуется заметным КСВ и накладывает ощутимый отпечаток на коэффициенты усиления и шума антенны.

Адаптеры для подключения к модему

Пигтейлы предназначены для подключения самой кабельной сборки к роутеру/модему, так как любой основной кабель (50 или 75 Ом) слишком грубы и негибки по отношению к самому USB модему, даже самый тонкий среди них RG-58. В принципе встречаются разъемы SMA/TS-9 применение которых с одной стороны снижает потери в дополнительном шнурке, с другой стороны, это почти всегда заканчивается выламыванием USB-порта в ноутбуке или роутере. В более мобильном ноутбуке значительно чаще. 

На сайте вы можете приобрести все необходимое оборудование: 

Source Внешняя антенна Wi-Fi dBi для планшета Android on m.alibaba.com

Планшет Android внешний высокий dBi антенна wifi

 

Описание:

 

Модель

TLB-2400-1500B-7

Диапазон частот (МГц)

2400±100

Пропускная способность (МГц)

± 100

КСВ

≤ 1,5

Усиление (дБ)

7

Максимальная мощность (Вт)

10

Входное сопротивление (Ом)

50

Поляризации

Вертикальный

Тип разъема

BNC/RP-SMA/TNC/SMA

Вес (г)

27

Высота (мм)

280

Цвет

Черный/белый

Материал

Tпээ

 

 

Изображение продукта для планшета Android внешний высокий dBi антенна wifi:



Производитель для планшета Android внешний высокий dBi антенна wifi:

 

 

Сертификация для планшета Android внешний высокий dBi антенна wifi:

 

 

Упаковка и доставка для планшета Android внешний высокий dBi антенна wifi:

 

Детали упаковки: пластиковые пакеты в картонной коробке

Срок поставки: в течение 3-7 дней после получения оплаты

Экспресс-Доставка: DHL, UPS, FedEx, TNT и так далее

 

В том случае, если какие-либо товары способен удовлетворить ваши запросы, пожалуйста, свяжитесь с нами для получения дополнительной информации.

Мы уверены, что ваш ответ или требование быстро привлечет внимание.

Входное сопротивление — антенна — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 4

Входное сопротивление — антенна

Cтраница 4

Как правило, входное сопротивление антенны отличается от волнового сопротивления линии, и поэтому всегда существует отраженная от нагрузки электромагнитная волна. Для устранения этой отраженной волны в линию вводят какой-либо реактивный элемент, не поглощающий энергии. Тогда в добавление к отраженной от антенны волне появляется еще волна, отраженная от реактивного элемента.  [46]

При правильном согласовании входное сопротивление антенны должно быть равно входному сопротивлению кабеля снижения, которое в свою очередь должно быть равно входному сопротивлению телевизора.  [48]

Согласующее устройство преобразует входное сопротивление антенны в сопротивление, близкое или равное волновому сопротивле-ниюфидерной линии. Симметрирующее устройство одновременно осуществляет и согласование антенны с фидерной линией.  [49]

Если требуется определить входное сопротивление антенны, го необходимо с помощью формулы (2.133) пересчитать сопротивление излучения ко входным клеммам антенны.  [51]

В большинстве случаев входное сопротивление антенны, являющейся нагрузкой фидера, отличается от волнового сопротивления питающего фидера.  [52]

В этой схеме входное сопротивление антенны ZA RA — — ixA включено во втором контуре, который связан с первым контуром, имеющим, кроме катушки L, связанной магнитным потоком с катушкой L2, реактивное сопротивление хнаст.  [53]

Комплексные сопротивления, например входные сопротивления антенн, изменяются в зависимости от частоты. Здесь стрелкой показано направление, в котором увеличивается частота. Только в пределах небольших диапазонов в виде исключения возможно движение в обратном направлении. Эти полученные экспериментально результаты можно подтвердить строгими теоретическими выводами, что, однако, вышло бы за рамки настоящей работы.  [54]

Как осуществляется контроль входного сопротивления антенны и коэффициента асимметрии симметричных антенн.  [55]

Весь комплекс измерения входного сопротивления антенны методами, описанными выше, представляет собой весьма продолжительную и утомительную работу. Ускоряют и облегчают процесс измерений методы автоматического измерения.  [57]

Кривая реактивной составляющей входного сопротивления тонких антенн подобна соответствующей кривой длинной линии.  [59]

В этом случае изменяется входное сопротивление антенны. Kpoj ме того, необходимо иметь в виду, что в этом варианте антенна не может работать на высших гармониках.  [60]

Страницы:      1    2    3    4    5

Выбираем усилитель сотовой связи

Несмотря на глобальное развитие сотовых технологий и повсеместное распространение мобильной связи, на картах городов, поселков и дачных обществ по-прежнему остается множество «белых пятен» — областей со слабым покрытием станциями мобильных операторов.

В свободной продаже можно встретить системы усиления сотовой связи и мобильного интернета различного конструктивного исполнения, цены и заявленных возможностей. В этой статье мы попробуем разобраться, какие характеристики определяют производительность оборудования и какие дополнительные функции и аксессуары способны упростить процесс эксплуатации системы и обеспечить наиболее качественную и стабильную связь.

При выборе системы усиления сотовой связи необходимо помнить, что для корректной работы репитера необходим хотя бы минимальный уровень сигнала в месте монтажа уличной антенны. При полном отсутствии сигнала репитеру попросту нечего будет усиливать.

В общем случае комплект для усиления сотовой связи состоит из следующих элементов:

  • Репитер
  • Внешняя антенна (уличная)
  • Внутренняя антенна (комнатная)
  • Кабельные сборки

К каждому компоненту системы усиления предъявляются строгие требования по совместимости и обеспечению требуемых технических характеристик. Процесс установки усилителя связи требует строгого соблюдения правил, изложенных в комплектных паспортах и руководствах пользователя.

Репитер

Репитером называют активный усилитель сигнала сотовой связи и мобильного интернета. Разнообразие моделей, представленных сегодня на рынке, поражает воображение. Технические характеристики существенно разнятся в зависимости от стоимости аппарата, и бывает сложно разобраться, чем один усилитель отличается от другого. Для четкого понимания, подойдет ли тот или иной репитер для решения определенной практической задачи, необходимо глубокое понимание вопроса. 

Репитер BS-DCS/3G-70 — одна из базовых моделей в ассортименте компании Baltic Signal
Широкополосные, однополосные и селективные репитеры

Под каждый стандарт связи выделен определенный частотный диапазон, разделенный на более узкие промежутки, — так называемые полосы канала.

Широкополосный репитер — наиболее распространенный тип усилителя, поддерживающий все полосы в обозначенном стандарте связи. Например, 3G-усилитель, в описании которого указана поддержка стандарта UMTS-2100, будет обрабатывать данные в диапазонах частот 1920–1980 МГц (передача сигнала) и 2110–2170 МГц (прием сигнала). Набор полос уникален для каждого стандарта связи и строго регламентируется действующим законодательством в области радиовещания.

Однополосные репитеры усиливают лишь определенные полосы и подходят для приема сигнала только определенных операторов связи. Однополосный репитер может качественно усилить сигнал оператора МегаФон и быть непригодным для использования в сетях Билайн. Сегодня такие устройства встречаются в продаже достаточно редко.

Селективные репитеры представляют собой широкополосные устройства с возможностью ручной калибровки и выделения определенной рабочей полосы. Данный тип репитеров эффективен для настройки работы с каким-либо одним оператором (на выбор пользователя): сигналы прочих (не выбранных) операторов при этом отсекаются и игнорируются усиливающим оборудованием. Селективные репитеры дороже обычных широкополосных и имеют цифровой или программный интерфейс управления.

Аналоговые, цифровые и оптические репитеры

Аналоговые репитеры — наиболее распространенный тип усилителей сотовой связи. Они просты, надежны и содержат минимум настроек для нормальной работы системы усиления. Управление осуществляется с помощью расположенных на корпусе устройства органов управления. Аналоговые репитеры не поддерживают функции удаленного управления и не оснащены встроенным цифровым или программным интерфейсом, что может затруднить управлением сложных систем на основе большого количества усилителей.

Цифровые репитеры — более сложные устройства, поддерживающие настройку с помощью компьютера и удаленное управление. С помощью программного интерфейса доступна настройка большого числа параметров усиления, а также управление группами репитеров, работающих в единой системе усиления (например, системе крупного ТРЦ или промышленного предприятия). Многие цифровые репитеры относятся к селективным, то есть поддерживают выбор определенной рабочей полосы частот.

Оптические репитеры — разновидность усилителей, способных передавать высокочастотный сигнал по оптоволоконной линии. В отличие от обычных репитеров, передающих сигнал по коаксиальным кабелям, оптические репитеры позволяют обеспечить расстояние между принимающей и раздающей антеннами до 20 км. Столь специфические требования к схеме установки антенн встречаются редко, поэтому оптические репитеры используются только на специальных объектах. Репитеры такого типа сложны в производстве, относятся к верхнему ценовому сегменту устройств и применяются лишь в профессиональной сфере.

Оптический промышленный репитер
Поддерживаемые диапазоны и стандарты

Однодиапазонные усилители — репитеры, предназначенные для работы в одном частотном диапазоне. Такой тип усилителей является наиболее базовым, поскольку ограничивает пользователя в наборе поддерживаемых стандартов сотовой связи. Однодиапазонные репитеры можно рекомендовать лишь как бюджетное решение для улучшения качества сигнала заведомо известного стандарта c определенной частотой.

Мультидиапазонные усилители — репитеры, усиливающие сигнал нескольких стандартов связи в нескольких частотных диапазонах. В таблице ниже приведены частотные диапазоны и стандарты, используемые крупными операторами связи в России.

Частотный диапазонУсиливаемые стандарты связи
800 МГц4G (LTE)LTE-800 (Band 20)
900 МГц2GGSM-900
3GUMTS-900
1800 МГц2GGSM-1800
4G (LTE)LTE-1800 (Band 3)
2100 МГц3GUMTS-2100
2600 МГц4G (LTE)LTE-2600 (Band 7)

В России сотовые операторы могут использовать все вышеперечисленные частотные диапазоны. Но для решения проблем с качеством сотовой связи и мобильного интернета, как правило, достаточно усилить 2–3 наиболее востребованных диапазона, поскольку усиление остальных или невозможно (нет исходного сигнала в текущем местоположении) или нецелесообразно (клиент не будет использовать все стандарты). Также следует помнить, что цена репитера возрастает пропорционально числу усиливаемых частотных диапазонов, и универсальный 5-диапазонный репитер будет стоить в 5 раз дороже однодиапазонного.

Дело в том, по конструктивному исполнению мультидиапазонные репитеры представляют собой несколько однодиапазонных модулей, размещенных в одном корпусе и работающих с одними и теми же принимающими и раздающими антеннами (антенны должны поддерживать стандарты связи, усиливаемые репитером)

На данный момент наибольшее распространение получили двухдиапазонные репитеры, усиливающие пары стандартов GSM+3G и 3G+4G. С помощью таких мультидиапазонных репитеров можно одновременно повысить качество голосовой связи и мобильного интернета, что позволит одной группе абонентов общаться по телефону с высоким качеством связи, а другой — пользоваться высокоскоростным беспроводным интернетом со смартфонов, планшетов и ноутбуков.

Репитер Baltic Signal BS-3G/4G-75 — двухдиапазонный усилитель сотовой связи и мобильного интернета
Коэффициент усиления и выходная мощность

Представленные на сегодняшний день в продаже репитеры можно условно разделить на три класса по уровню усиления и на три класса по обеспечиваемой выходной мощности.

Одна из ключевых характеристик, фигурирующая в описании репитеров любого производителя, — коэффициент усиления (КУ). Это величина, измеряемая в логарифмических единицах — децибелах (дБ). Чем выше коэффициент усиления, тем более слабый сигнал может обработать и усилить до приемлемого уровня репитер.

  • Начальный уровень усиления — от 60 до 65 дБ. Репитеры с заявленным коэффициентом усиления 60–65 дБ используются на объектах небольшой площади при наличии уверенного сигнала в точке установки уличной антенны. Такие репитеры рассчитаны на подключение 1–2 комнатных антенн и обеспечивают связь на площади 100–200 м2.
  • Средний уровень усиления — от 70 до 75 дБ. Репитеры со средним уровнем усиления используются при слабом входном сигнале в помещениях с большой площадью. Возможно подключение 3–4 комнатных антенн. Ориентировочная площадь покрытия — 200–400 м2.
  • Высокий уровень усиления — от 80 дБ. Устройства этого класса позволяют усилить очень слабый входящий сигнал и обеспечивают высокое качество связи на объектах площадью свыше 400 м2. Возможно подключение большого числа комнатных антенн (6–8) для создания равномерного покрытия в нескольких помещениях.
  • Промышленные репитеры — 90 дБ. Индустриальные решения для усиления сигнала в целом здании или на промышленных объектах площадью 10000 м2 и более. Обычно используются с разветвленной сетью раздающих антенн и вспомогательных усилителей.
Репитер BS-DCS/3G/4G-80 — универсальность и высокая производительность

Выходная мощность — характеристика репитера, измеряемая в милливаттах (мВт), напрямую влияющая на площадь покрытия устройства. Усилители с низкой мощностью способны обеспечить уверенный прием сигнала в квартире, дачном доме или небольшом офисе. Мощным репитерам по силам справиться с объемом ангара или подземного паркинга бизнес-центра.

Иногда выходная мощность указывается в дБм (децибел-милливатты): в отличие от мВт, данная величина является логарифмической. Для перевода дБм в мВт рекомендуется воспользоваться специальными калькуляторами.

По мощности репитеры можно условно разделить на три класса:

  • 50–100 мВт (17–20 дБм) — репитеры низкой мощности, которые рекомендуется использовать в небольших дачных домах, коттеджах и квартирах;
  • 100–320 мВт (20–25 дБм) — репитеры средней выходной мощности. Оптимальный вариант для небольших предприятий, офисов и складов;
  • 500–2000 мВт (27–33 дБм) — репитеры высокой мощности, используемые в помещениях большой площади со сложной планировкой;
  • 5000–10000 мВт (37–40 дБм) — промышленные репитеры для усиления сигнала в целом здании или на крупных производственных объектах.
Сопротивление (импеданс)

50 Ом — наиболее распространенный показатель сопротивления в современных системах усиления сотовой связи. Помимо репитера, такое же сопротивление имеют подключаемые антенны, кабельные сборки, переходники и разъемы. Использование единого сопротивления позволяет избежать рассогласования электротехнических параметров цепи, снизить потери передаваемого сигнала (по мощности и качеству) и обеспечить легкость монтажа, эксплуатации и обслуживания системы усиления.

75 Ом — исходно телевизионный стандарт, который изредка используются в системах усиления сотовой связи. Основное преимущество — более доступные по цене разъемы, кабель и переходники (иногда используются телевизионные комплектующие).

Регулировка усиления сигнала и управление

В зависимости от модели и ценовой категории, репитер может быть оснащен системой ручной регулировки усиления. Необходимость снижения номинального усиления диктуется условиями радиочастотной обстановки в том или ином месте установки оборудования. Чрезмерная мощность в канале Uplink (от репитера в сторону базовой станции) может отрицательно сказываться на оборудовании операторов сотовой связи. Завышенный показатель усиления в сторону устройств-абонентов (Downlink) также нежелателен, поскольку иногда может привести к «закольцовке» (самовозбуждению репитера) или переусилению (при очень сильном входном сигнале).

Модели начального уровня, как правило, не имеют ручной регулировки усиления. Для изменения их выходной мощности рекомендуется использовать отдельные устройства — аттенюаторы.

Более дорогие модели репитеров оснащаются системами ручной регулировки (РРУ), позволяющей добиться оптимальной производительности устройств. Помимо ручной регулировки, большинство современных моделей (даже бюджетных) имеют автоматическую регулировку усиления (АРУ), что позволяет избежать перегрузки сигнала и «закольцовки» (ситуация, когда сигнал комнатной антенны настолько силен, что улавливается уличной, и наоборот).

Ручное управление может осуществлять как с помощью клавиш, реле или переключателей на корпусе репитера, так и с помощью кнопок (в зависимости от модели усилителя). Более дорогие модели оснащены экраном или дисплеем для отображения текущих параметров усиления, бюджетные — светодиодными индикаторами. Основное назначение индикаторов — отразить текущий режим работы устройства и предупредить опасность возникновения закольцовки.

Что такое бустер?

Бустер представляет собой дополнительный (дочерний) усилитель, используемый совместно с основным репитером. Основной репитер осуществляет прием сигнала от базовых станций, усиление и ретрансляцию на заданной территории. Бустер может быть подключен с помощью кабеля к репитеру для создания дополнительной зоны трансляции усиленного сигнала. Бустеры имеют малую мощность в направлении репитера и большую — в сторону абонентских устройств для обеспечения заявленной площади покрытия. Производители нередко называют свои бустеры линейными и магистральными усилителями.

Пример промышленного бустера Baltic Signal

Приобретение и установка бустера обходится гораздо дешевле, чем задействование на объекте второй полноценной системы усиления на базе репитера. Обратите внимание, что бустер не может заменить полноценный репитер и эксплуатируется лишь в паре с основным усилителем.

Индивидуальный проект или готовое решение?

Производители репитеров и комплектующих для систем усиления сотовой связи нередко предлагают готовые решения — подобранные под те или иные задачи комплекты, включающие в себя все необходимое для подключения и эксплуатации системы усиления. Основное преимущество готовых решений — полная совместимость оборудования. Установка комплекта не требует от пользователя глубоких познаний в области радиосвязи и мобильных технологий. Готовые решения находят широкое применение на дачах, в пригородных домах и квартирах. Комплекты усиления связи можно рекомендовать как рентабельное и эффективное решение для типовых проектов.

Индивидуальные проекты подразумевают наличие специфических требований к системе усиления или нетиповых условий эксплуатации. К таким случаям относится оснащение крупных коммерческих объектов, необходимость применения бустеров или разработка проектной документации. Неравномерная радиообстановка (более мощный сигнал одних операторов на фоне других) также заставляет обратиться к специалистам.

Привлечение высококвалифицированного персонала при подборе оборудования и монтаже системы усиления позволяет добиться высокой эффективности усиления. Специалисты производят монтаж и настройку антенн и прочего оборудования в строгом соответствии с правилами установки и с учетом специфики объекта.

Цена репитера

Ценообразование репитеров достаточно демократично: как правило, более дорогие модели имеют лучшие технические характеристики и гибкую систему настройки параметров усиления. Универсальные репитеры поддерживают все используемые частотные диапазоны и способны усилить сигнал всех стандартов сотовой связи и мобильного интернета.

Бюджетные решения оснащаются минимумом возможности настройки и, как правило, обладают невысоким коэффициентом усиления и скромной выходной мощностью.

Внешняя (уличная) антенна

Эксплуатация репитера подразумевает обязательное подключение внешней антенны, монтируемой на улице и направляемой в сторону базовой вышки оператора. При подборе антенны необходимо учитывать совместимость частотных характеристик антенны и репитера, а также доступные по месту установки стандарты сотовой связи.

Для монтажа уличных антенн используются кронштейны и метизы, обеспечивающие надежную фиксацию антенн на крышах зданий, стенах и мачтах. При помощи кронштейнов обеспечивается правильное позиционирование антенны в пространстве относительно базовой станции сотовой связи.

Конструктивное исполнение и диаграмма направленности

По диаграмме направленности антенны можно разделить на круговые и направленные. Круговые обеспечивают равномерную приемопередачу сигнала на 360°. Такие антенны чаще используются на нестационарных объектах (на транспорте, вендорных аппаратах), и это связано с тем, что объект может менять свое местоположение относительно базовых станций оператора.

Направленные антенны имеют индивидуальную для каждой модели диаграмму направленности. Такие антенны помогают более точно «сфокусироваться» на приеме сигнала со стороны базовой станции. Для стационарных объектов рекомендуются именно направленные антенны.

Конструктивные исполнения уличных антенн разнообразны. При достаточной мощности сигнала (в черте города) могут использоваться простейшие штыревые антенны с круговой диаграммой направленности. Более эффективны антенны типа «волновой канал» («елочка»), используемые для приема одного диапазона. Волновые каналы могут поставляться как в открытом исполнении (когда пользователь видит металлическую антенну), так и в закрытом — в кожухе, предохраняющем антенну от погодных явлений и птиц.

Классический «волновой канал» BS-2000-17

Панельные антенны представляют собой скрытую под кожухом синфазную решетку, позволяющую обеспечить высокое качество приемопередачи сигнала. В зависимости от модели могут использоваться решетки различных конфигураций с большим или меньшим коэффициентом усиления и рабочим углом.

Мощная панельная антенна OMEGA 3G/4G

Наконец, параболические антенны — наиболее эффективные решения, представляющие собой (упрощенно) спутниковую «тарелку», направляемую на вышку сотового оператора.

Коэффициент усиления антенны

Коэффициент усиления — один из основных показателей производительности антенн, логарифмическая величина, измеряемая в дБи (изотропный децибел). Чем выше коэффициент усиления, тем более слабый сигнал способна «уловить» антенна. Антенны с высоким коэффициентом усиления используются на значительном удалении от базовой станции оператора.

Например, круговая антенна FREGAT с коэффициентом 6 дБи отлично подойдет для использования на транспорте, свободно перемещающемуся по городу. Небольшого коэффициента усиления достаточно для приема сигнала станций оператора. В свою очередь, антенна SOTA-6 с коэффициентом усиления до 15 дБи рекомендуется для установки на даче: она прекрасно принимает сигнал от удаленной базовой станции.

Внутренняя (комнатная) антенна

Внутренняя антенна отвечает за трансляцию усиленного репитером сигнала до конечных устройств-абонентов (мобильных телефонов, смартфонов, модемов). Устанавливаются такие антенны в помещениях. Как и внешние, комнатные антенны могут быть направленными или круговыми. Круговые рационально монтировать в центре помещения для равномерной трансляции сигнала. Направленные панельные антенны устанавливаются на стене помещения и транслируют сигнал согласно заявленной производителем диаграмме направленности.

Комнатная панельная антенна Vita-5 Потолочная антенна BS-700/2700-4

 

Конструктивное исполнение внутренних антенн в целом аналогично исполнению внешних, однако первые не оснащаются защитой от погодных условий и не предназначены для размещения на улице.

Кабельные сборки

Соединение репитера с внешней и внутренней антеннами осуществляется с помощью кабельных сборок. При выборе сборок необходимо выбрать длину, обеспечивающую достаточный разнос антенн друг от друга.

Кабельная сборка 5D-FB с разъемами N-male и SMA-male

На качество транспортировки сигнала влияет качество используемого кабеля и разъемов. Рекомендуется выбирать сборки на основе кабеля диаметром от 7 мм, например, 5D-FB или 8D-FB. В качестве бюджетной замены можно использовать кабель RG-58. Оптимальная длина кабельной сборки — 10–20 м в зависимости от мощности репитера.

Итоги

При покупке усилителя сотовой связи рекомендуем остановить ваш выбор на готовом комплекте. Комплект подбирается исходя из того, сигнал каких стандартов вам нужно усилить. Это может быть GSM, DCS, 3G, 4G или их сочетание.

Второй основной параметр — это коэффициент усиления репитера.

Для 100 м2 — 65 дБ, для 200 м2 — 70 дБ, для 300 м2 — 75 дБ, для 400 м2 — 80 дБ.

Примеры комплектов:

  • BS-GSM-65-kit — базовый набор для усиления голосовой связи GSM для квартир, домов в деревне.
  • BS-3G-65-kit — универсальное решение для городской среды, где функционируют сети третьего поколения (3G).
  • BS-3G-75-kit — также универсальный (3G) усилитель, но рассчитанный на
  • большую площадь покрытия. Справится за городом при слабом входном сигнале.
  • BS-DCS/3G-70-kit — двухдиапазонное решение для города, поддерживающее голосовую связь и мобильный интернет в канале 3G, а также сети второго поколения GSM-1800 и скоростной интернет 4G (LTE-1800). Площадь покрытия до 300 м2.
  • BS-DCS/3G/4G-80-kit — сверхмощный комплект для усиления всех актуальных стандартов связи.

Пассивный модуль высокой плотности 1575R-A внутренняя Gsm Wifi Внешняя Gps антенна для планшета Android

1. Применение

·Используется для системы 1575,42 МГц (GPS/GSM).

· Это своего рода активная антенна, используемая для глобального позиционирования системы отслеживания транспортного средства.

 

2. Особенности

· Хороший внешний вид.

· С низким уровнем шума производительности усилителя.

· С высоким коэффициентом усиления,Нижний VSWR, сильно анти-помехи,Гарантируйте чувствительность приемника системы.

· Оптимизированный Размер, Легкий вес, малый размер, низкий профиль.

· Легко устанавливается и маскируется.

 

3. Спецификация

Пассивный модуль высокой плотности 1575R-A внутренняя Gsm Wifi Внешняя Gps антенна для планшета Android

                                              GPS Электрические спецификации
Модель изделияRCM-GPS-1A
Центральная частота1575.42MHz ±1. 5 МГц
Коэффициент усиления29dBi±3dBi
КСВН≤1.8
Пропускная способность3 МГц
Входное сопротивление50Ω
Потребляемая электрическая<10mA
Поляризация интенсивностиR.H.C.P
Звук коэффициент≤1. 5dB
Осевой коэффициент3dB
Тип разъемаFakraИли по индивидуальному заказу
Максимальная входная мощность50 Вт
Механический Технические характеристики
Рабочая температура-40 ℃ ~ 85 ℃
Температура хранения-20℃ ~ 85 ℃
Длина кабеля3000 мм или по заказу
Обтекатель цветЧерный
Антенна Размерφ80x15mm
Вес140 г
Электрические характеристики GSM 4G
Частотный диапазон698 ~ 960 МГц/1710 ~ 2700 МГц
Входное сопротивление50Ω
КСВН≤1. 8
Коэффициент усиления3.5dBi
ПоляризацииВертикальный
Горизонтальная половина силы угла360 °
Тип разъемаFakra или по индивидуальному заказу
Максимальная входная мощность50 Вт
Механический Технические характеристики
Рабочая температура-40 ℃ ~ 85 ℃
Температура хранения-20℃ ~ 85 ℃
Длина кабеля3000 мм или по заказу
ЦветЧерный
Вес140 г
Антенна Размерφ80x15mm

 

4. Как выбрать антенну?(Ссылка факторов)

1). Подтвердите антенна частоты:

Общая частота: 4G/3G/2,4G/GSM/CDMA/RFID/GPS/1,2G/3,5G/5,8G/Lora/450 MHz/433 MHz и т. Д.

 

2). Коэффициент усиления антенны: Чем выше усиление антенны, тем лучше усиление сигнала.

 

3). Интерфейс антенны:Общий интерфейс имеет N, SMA, FME, IPEX, F, IEC и т. Д.

В зависимости от вашей детальной ситуации, пожалуйста, выберите соответствующий интерфейс.

 

4). Кабель: Более длинный кабель может быть установлен в более подходящем месте, но это приведет к затуханию сигнала.

     Мы предоставляем индивидуальный кабельный бизнес, поэтому мы можем помочь выбрать нужную длину и различные интерфейсы.

 

Пассивный модуль высокой плотности 1575R-A внутренняя Gsm Wifi Внешняя Gps антенна для планшета Android

Информация о компании

Наши услуги

1. Наша миссия

Профессиональный, концентрированный, лучшее качество, лучший сервис, ответственный за клиентов.

 

2. Преимущества для вас

1) Полная расценка по вашему требованию будет предложена в течение 24 часов.

2) предоставьте вам профессиональное беспроводное решение.

3) образцы будут доставлены в течение 3-7 дней для большинства продуктов.

4) команда дизайнеров-работники дадут вам идеи для ваших необходимых продуктов.

 

3. Способ оплаты

Мы принимаем Alibaba кредитное страхование, T/T (банковский перевод), Western Union, Paypal, T/L и т. Д.

  

4. Гарантия

1) Гарантия качества продукции в течение 12 месяцев.

2) Мы обеспечиваем всестороннее послепродажное обслуживание, и фокусируем на потребностях клиентов в каждой детали.

Вопросы и ответы

В1: вы фабрика или торговая компания?

A1: Мы являемся производителем, и наша фабрика расположена в городе Шэньчжэнь.

 

В2: не могли бы вы сделать продукты в качестве нашей спецификации, предоставляющей OEM & ODM сервис?

A2: Да. Наша компания OEM & ODM имеет профессиональную команду инженеров, которые могут проектировать продукты в соответствии с вашими спецификациями.

 

В3: Могу ли я получить образцы для тестирования перед размещением заказа?

A3: Да, мы приветствуем заказ образца для тестирования и проверки качества. Доступны смешанные образцы.

 

В4: Какова наша гарантия?

A4: наша гарантия 12 месяцев, если у вас есть какие-либо проблемы во время использования, пожалуйста, не стесняйтесь связаться с нами.

 

В5: сколько времени занимает ведущее время?

A5: в течение 1*20 GP около 25 дней после получения депозита, 1 * 40HQ 35 дней.

 

В6: какой способ оплаты вы можете принять?

A6: T/T (банковский перевод), Alibaba страхование кредита, Western Union, Paypal и т. Д.

 

В7: как продолжить заказ антенн?

А7: во-первых, дайте нам знать ваши требования или применение.

Во-вторых, мы цитируем согласно вашим требованиям или нашим предложениям.

В-третьих, Клиент подтверждает образцы и места депозита для официального заказа.

В-четвертых, мы организуем производство.

Упаковка & Доставка

 

Похожие товары

2021 Latest SYMA S111G RC Helicopter 3.5CH LED Light Attack Marines Easy Control Aircraft With Gyro Shatterproof Children Toys
Фабричная цена, 1ZZ автомобильный длинный блок двигателя 1ZZ-FE, неизолированный двигатель 1,8 л, длинный блок для Toyota COROLLA CELICA auto assy
Кухонная Домашняя мини Пищевая силиконовая складная телескопическая воронка
Радиоуправляемый самолет, доступно четыре цвета, самолет с дистанционным управлением, игрушка с инфракрасной индукцией, летающие игрушки
Пусковой двигатель Kubota 12 В 11 Т 645 кВт для мини-погрузчика 763 T190 773 643 753 743 228000-5810 228000-5811 TR70067
Крутая игрушка, мини-Дрон, инфракрасный индукционный Радиоуправляемый Дрон синего цвета, легкое в эксплуатации забавное взаимодействие, радиоуправляемые игрушки для детей
Китайский производитель, мини кухонные инструменты для выпечки, силиконовая Складная воронка, Складная воронка
Горячий инструмент для приготовления пищи Экологически чистая силиконовая резиновая воронка со складным

_W5BIG Векторный анализатор импеданса антенн 4170

23 февраля 2014 г. :

В течение нескольких лет у нас были запросы на портативный антенный анализатор, эквивалентный AIM4170. До недавнего времени портативный формат требовал жертвы в производительности и довольно высокой стоимости. Теперь технология планшетных компьютеров улучшилась до такой степени, что полнофункциональный портативный анализатор можно приобрести по разумной цене.Новые планшеты работают как с семейством AIM4170, так и с семейством VNA2180.

Новые планшетные компьютеры под управлением Windows 8.1 позволяют иметь портативный антенный анализатор со всеми функциями настольного компьютера. Эти планшеты имеют полную версию Win 8.1, ту же версию, которая работает на настольных или портативных компьютерах. Можно загрузить ту же программу AIM или VNA, а сенсорный экран можно использовать без клавиатуры или мыши для управления AIM4170, AIMuhf, PowerAIM, VNA2180 или VNAuhf.Члены семейства AIM с одним портом нуждаются только в удлинительном кабеле длиной два или три фута, чтобы удлинить ВЧ-порт до удобной точки для подключения к тестируемой антенне или компоненту. Этот кабель включается в процесс калибровки, поэтому его длина, импеданс и потери не важны. Все эти параметры компенсируются данными калибровки. Сам AIM можно носить в рюкзаке или сумке с инструментами и аксессуарами, поэтому он не мешает. Сам планшет можно удобно носить в кармане пальто или большом кармане брюк для легкого доступа.Экран планшета, который я представляю в этом отчете, имеет разрешение 1280×800 пикселей, поэтому график и данные имеют хорошее разрешение. Данные сканирования могут быть сохранены в файлах и перенесены на другой компьютер по Wi-Fi-ссылке, электронной почте или флэш-накопителю. Снимки экрана можно сохранить с помощью Snipping Tool, входящего в состав Windows. Все работает так же, как на большом компьютере.

Dell Venue 8 Pro доступен менее чем за 300 долларов. Компьютерный магазин «Микроцентр» (микроцентр.com) есть их за $ 200 для самовывоза в магазине. В январе 2014 года на Amazon.com они появились по цене 250 долларов с бесплатной доставкой. В моей модели 32 ГБ памяти. У другой модели 64 ГБ памяти.
Обратите внимание, что у Dell также есть модель Venue 8 (без Pro), в которой используется ОС Android . Вероятно, это очень хороший планшет, но он не запускает программу AIM.

Программное обеспечение также включает Microsoft Office. Все программное обеспечение предварительно загружено, поэтому вам не о чем беспокоиться.Для первоначальной настройки я обнаружил, что клавиатура и мышь удобны, но в них нет необходимости. Эти аксессуары можно подключить к USB-порту с помощью простого USB-расширителя, и примерно за 15 долларов в аксессуарах у меня есть компьютер в сборе . Клавиатуру, мышь и AIM можно подключить к USB-порту одновременно. Для портативной работы в полевых условиях требуется только соединение AIM. Приобретая Venue 8 Pro, обязательно возьмите адаптер USB / OTG для подключения порта microUSB на планшете к внешним устройствам.Это около 3 долларов, и их можно найти в компьютерном магазине или на eBay. Хороший чехол можно найти на ebay или Amazon примерно за 15-25 долларов.

Для моделей семейства AIM, которым требуется адаптер USB / RS232, я оценил модель что я получил на ebay от earthpeopletechnology за 8 долларов США, включая доставку; ищите обозначение FTDI. Установил себе автоматически на планшет под управлением Win 8.1. На адаптере есть синие светодиоды, которые мигают, когда есть активность шины.Порт ввода-вывода был назначен на коммутатор 3.

После первоначальной настройки компьютера подключение к моему Wi-Fi было очень простым. Windows сразу нашла ссылку, и я просто ввел пароль. Аналогично AIMuhf, он распознал новое оборудование и автоматически нашел драйвер в Интернете. Коммуникационный порт был назначен на канал связи 3, и когда я ввел его в программу AIM, AIM работал так же, как и на моем основном компьютере. Кнопками и меню можно управлять с сенсорного экрана, поэтому вам не нужно использовать мышь или клавиатуру для полевых работ.Батареи Venue 8 Pro хватит примерно на восемь часов. Он мгновенно выходит из спящего режима. Если вы хотите выключить планшет для экономии энергии, он перезагрузится примерно через десять секунд. Дисплей читается даже при ярком солнечном свете.

Планшет и ваш большой компьютер могут использовать одни и те же программы AIM / VNA и одни и те же файлы калибровки.
Файлы сканирования также можно передавать между компьютерами.
В полевых условиях очень приятно иметь всю вычислительную мощность, к которой вы привыкли, для обработки данных и для общения с другими людьми через Skype или электронную почту.

Пользователь VNA2180 сообщил об очень хороших результатах с 8-дюймовым планшетом Acer Iconia W3. Он также поддерживает Windows 8.1 и Microsoft Office.

Вот сравнение Dell Venue 8 Pro и Acer W3. Dell немного быстрее, хотя, вероятно, это не повлияет на управление AIM или VNA. Dell также немного меньше и намного легче по весу, поэтому эти факторы могут быть приняты во внимание для портативности.

Примечание. Существует планшет Microsoft под названием «Surface RT». У него особая операционная система, а не настоящая Win 8.1, поэтому его нельзя использовать для AIM. Обычный компьютер Microsoft Surface с Win 8, вероятно, будет работать, но он намного дороже.

Системные предложения:
Я оценивал только Dell Venue 8 Pro; могут быть и другие планшеты, предлагающие сопоставимые функции и производительность.
Для системы Dell я предлагаю следующие элементы:
1. Dell Venue 8 Pro с 32 ГБ памяти. (Купите модель на 64 ГБ, если вы думаете, что будете использовать этот планшет как ноутбук для множества приложений.)
2. Требуется — адаптер USB / OTG необходим для преобразования разъема microUSB на Venue 8 Pro в кабель AIM или другие аксессуары. На ebay это около трех долларов. Найдите «usb otg». Мне нравится модель под прямым углом. Если вы сейчас используете AIM или VNA, тот же кабель, который вы подключили к большому компьютеру, будет подключен к этому адаптеру, и вы готовы к работе.

3. Необязательно, но настоятельно рекомендуется — Стилус. Недорогой стилус, показанный на ebay, по три-четыре доллара за пачку из десяти — это хорошо. Стилус значительно упрощает выбор элементов на экране, и он работает даже в перчатках. Примечание. Стилус Dell за 30 долларов в течение 2013 года постоянно получал плохих отзывов . Я не получал эту опцию.
4. Необязательно, но рекомендуется — чехол для переноски. Venue 8 Pro имеет текстурированную заднюю крышку, и ее легко держать, но крышка облегчает удержание и обеспечивает хорошую защиту.Хорошие кейсы для переноски можно найти на Amazon.com или ebay менее чем за двадцать пять долларов.
5. Дополнительно — клавиатура и мышь USB или Bluetooth. Приятно для офисной работы. Не требуется в поле. Я купил комбинированный комплект клавиатуры и мыши в Microcenter за 7 долларов. Это бренд Inland, и ключи приятные.
6. Дополнительно — порт расширения USB. Это простой расширитель портов, для большинства аксессуаров дополнительное питание не требуется. Это необходимо, если вы используете USB-клавиатуру и мышь.Это , не нужно для самой AIM. Это примерно шесть-восемь долларов.

8-дюймовый планшет достаточно компактен, чтобы его можно было держать одной рукой, но при этом обладает такой же вычислительной мощностью, что и настольный компьютер. Эта модель совместима с программами Windows и поставляется в комплекте с Microsoft Office.

Если вы путешествуете налегке, он может заменить ноутбук.

Май, 2015: У HP есть 7-дюймовый планшет под названием Stream 7 примерно за 100 долларов (или меньше), который, как было установлено, работает под Win 8.1 неплохо.

Многие маленькие планшеты используют один порт USB для зарядки и связи, но не одновременно. Время автономной работы хорошее, поэтому полностью заряженный планшет сможет проработать несколько часов в полевых условиях. Если вы хотите заряжать и одновременно управлять AIM, можно использовать внешнюю схему для объединения зарядного устройства и кабеля к ПК. Я сам не пробовал, но эта схема работала для некоторых людей.Другие схемы можно найти на You Tube.

Зарядное устройство и связь

Для удобства я откалибровал AIMuhf с помощью кабеля LMR200 длиной три фута. Это удлиняет тестовый порт RF на несколько футов, поэтому он легко доступен, когда черный ящик AIMuhf спрятан в моей сумке. Кабель не обязательно должен быть с низким уровнем потерь, поскольку калибровка устраняет дефекты кабеля и разъемов. Для этих примеров я поместил щелочную батарею на 9 В в корпус AIMuhf.Это продлится несколько часов. Для продолжительной работы подойдет аккумулятор. Некоторые для удобства устанавливают аккумулятор снаружи корпуса AIM. Затем он подключается к той же розетке, к которой обычно подключается настенная розетка. Требуемое напряжение постоянного тока составляет от 7 до 14 В. Сила тока составляет менее 400 мА при сканировании и около 40 мА в режиме ожидания. Если выбран режим работы от батареи, питание отключится автоматически после десяти минут бездействия.

На этом рисунке показан удлинительный кабель LMR200.Кабель имеет штекерные разъемы на каждом конце, поэтому для обеспечения совместимости удлинительного кабеля с разъем RF на передней панели AIMuhf. Показаны калибровочные нагрузки типа N, обычно используемые для AIMuhf.

Тот же принцип можно использовать для AIM4170 и PowerAIM с калибровочными нагрузками BNC или UHF.

После выполнения стандартной калибровки я провел сканирование калибровочного резистора 50 Ом на частоте до 500 МГц.

Размер графика и шрифт можно регулировать, задав параметры ширины и высоты в файле конфигурации.

Найдите эти строки в файле конфигурации:
// Параметры для установки размеров графика и шрифта: (новое в версии 600)
// Если максимальная ширина и высота больше фактического размера экрана,
// будет использоваться полный размер экрана.
// Более ранние версии программы AIM использовали максимальный размер графика 950 x 600.

1250 // максимальная ширина графика в пикселях (исходная ширина графика AIM составляла 950 пикселей)
800 // максимальная высота графика в пикселях (исходная высота графика AIM составляла 600 пикселей)

7 // Размер шрифта по умолчанию. 5 — очень маленькие, 6 и 7 — средние, 8 — большие.
// минимальное значение шрифта = 3, максимальное значение шрифта = 10

1 // Отображение данных жирным шрифтом (0 = данные не жирным шрифтом)

Это сканирование тестового кабеля, состоящего из 15 дюймов (38 см) RG316 с оконечным резистором на 200 Ом.
Эта диаграмма Смита относится к предыдущему сканированию кабеля RG316 с сопротивлением 200 Ом.

Это полноэкранный снимок, на котором внизу показаны некоторые значки Windows.

Есть хороший 10-дюймовый планшет Fusion 5, который, как было установлено, хорошо работает с программой VNA. На Amazon это около 160 долларов. — 6 сентября 2016 г.

Вот красивое видео от IK7JWY, демонстрирующее работу AIM4170 с планшетом Asus. — 29 апреля 2018 г.

Новая гибкая медицинская компактная антенна: проектирование и анализ

Представлены некоторые результаты по встроенным антеннам для медицинских систем беспроводной связи. Медицинская телеметрия может успешно помочь в медицинской диагностике. Например, вы можете лучше определить местонахождение пораженного участка, наблюдая за температурой внутри человеческого тела. Чтобы установить эффективные беспроводные соединения в такой среде, особое внимание следует уделить конструкции антенны.Он должен быть низкопрофильным, очень маленьким независимо от рабочей частоты — 434 МГц в диапазоне ISM, безопасным и экономичным. Конструкция рассматриваемой антенны предлагается на основе простой модели. Этот подход был продемонстрирован для компактной гибкой антенны с коэффициентом 10 по отношению к полуволновой антенне, свернутой внутри съедобной таблетки. Определяются измеренные и рассчитанные характеристики импеданса и радиационные характеристики модифицированного пятна. Было обнаружено отличное согласие между экспериментом и теорией.

1. Введение

Медицинские приложения выиграли от недавних исследований в области миниатюрных систем беспроводной связи. В зависимости от рабочих частот одной из основных проблем является создание очень маленьких антенн; это должно было сделать эти коммуникационные системы имплантируемыми или потребляемыми в человеческом теле. Были исследованы различные типы компактных антенн [1–7]. Тем не менее, иногда довольно сложно спроектировать предлагаемые антенны одного и того же типа, когда рабочая частота или доступное пространство различаются.На самом деле, никаких правил проектирования в помощь инженерам не дано.

В случае системы мониторинга пищеварения требуется проглатываемая капсула небольшого размера. Поэтому все системы мониторинга должны быть внедрены внутри желаемой таблетки.

Например, мы можем оставить классическую использованную таблетку, как показано на Рисунке 1. Допустимое пространство очень ограничено. Это особенно верно, когда не только антенна, но и другие активные части (батареи, датчики и т. Д.) Системы связи встроены в таблетку.


Кроме того, эти части должны быть защищены от излучения, которое может мешать работе датчика и генерировать ошибочные данные.

Размер выбранной таблетки составляет 7 мм в диаметре и 17 мм в высоту. Итак, мы предлагаем исследовать микрополосковую патч-антенну, для которой необходимо приложить особые усилия с точки зрения миниатюризации. Это решение поддерживают два основных момента. Во-первых, антенна этого типа имеет на своей нижней стороне пластину заземления, которую можно использовать для защиты электронной части модуля от излучения.Во-вторых, если эта антенна изготовлена ​​на гибкой подложке, ее можно легко свернуть внутрь таблетки.

Оставшаяся частота для этого конкретного приложения берется из полосы пропускания ISM (433,05; 434,79 МГц), в которой эквивалентная изотропная излучаемая мощность (EIRP) должна быть ниже 14 дБмВт. Таким образом, основная задача состоит в том, чтобы уменьшить размер антенны примерно на 90% по сравнению с классической полуволновой патч-антенной и обеспечить совместимость внутри таблетки.

Здесь мы начнем с представления геометрии антенны и правил проектирования, чтобы получить исходную структуру, близкую к оптимальной.Наша цель — предоставить очень простую модель, чтобы ограничить усилия по оптимизации.

Этот подход доказывает свою эффективность, поскольку длина предлагаемой антенны для первой оценки и окончательного решения немного изменена.

Предлагается первый дидактический пример недорогой антенны в свободном пространстве на диэлектрике FR4 (высота = 1,58 мм).

Эта структура была оптимизирована с помощью инструмента моделирования САПР, такого как Ansoft HFSS. Параметр рассеяния () показывает хорошее согласие между моделированием и измерением.Входное сопротивление антенны может принимать любое значение от 0 до максимального значения, установленного геометрией. Чтобы проиллюстрировать эту концепцию, предлагается пример антенны с входным сопротивлением 25 Ом. Это входное сопротивление можно легко изменить, выбрав соответствующее положение точки питания вдоль конструкции. Наконец, предложены и исследованы размеры складной медицинской антенны. Все они находятся в среде, свойства которой близки к свойствам человеческого тела, с окончательными результатами.

Метод предварительного проектирования будет подробно описан ниже.

2. Теоретические соображения
2.1. Физический анализ распределения поля

Патч-антенны (рис. 2) являются очень распространенными конструкциями, но их размер является одним из основных недостатков (размер половинной длины волны). Пока патч-антенна работает в режиме TM 01 , можно утверждать, что электрическое поле имеет постоянную амплитуду по своей ширине () и изменяется косинусом по длине ().Распространенным методом уменьшения общего размера микрополосковой антенны является использование только половины этой антенны с размещением некоторых точек короткого замыкания на плоскости нулевого электрического поля. Распределение поля в обоих случаях не изменилось. В этой конфигурации (рис. 2 (б)) длина антенны соответствует примерно четверти длины направленной волны [8].

Введение одной или нескольких ступеней импеданса в структуру (ступенчатый резонатор импеданса, концепция SIR, рисунок 3) приведет к одному из следующих действий: непериодическое частотное поведение с негармоническими значениями резонансных частот [9, 10] или меньшие структуры без изменения их основная рабочая частота.Типичным примером этого является H-антенна [11, 12], полученная из полуволновой структуры. Примером уменьшения общего размера такой антенны может быть объединение двух предыдущих методов, как показано на рисунке 4.



Наконец, если наименьшая ширина линии достаточно велика в этой последней структуре, можно дополнительно уменьшите длину антенны за счет ее извилистости. Концепция использования этих трех техник миниатюризации очень привлекательна с точки зрения компактности.Однако было бы интереснее, если бы можно было простым способом определить примерный размер такой конструкции.

2.2. Метод проектирования

Хорошо известно, что условия резонанса достигаются, когда мнимая часть эквивалентного входного импеданса резонатора равна нулю. В случае SIR-антенны с коротким концом, пренебрегая эффектами неоднородности, можно предложить простую модель для такого типа структуры. Антенна SIR теперь сокращена до двух линий передачи с разными характеристическими сопротивлениями, одна часть которых заканчивается коротким замыканием, а другая — разомкнутой цепью.Эта модель представлена ​​на рисунке 5.


Полное сопротивление на расстоянии от заданной импедансной нагрузки через линию передачи без потерь с однородным характеристическим сопротивлением и волновым числом приведено ниже. Это уравнение можно применить к обоим разделам предлагаемой конструкции. Итак, для структуры, описанной на рисунках 3 и 4, эквивалентный импеданс, представленный в конце первого участка линии (), нагруженного разомкнутой цепью, задается следующим образом: Через вторую строку () можно рассчитать эквивалентный импеданс, подставив равным нулю на плоскости короткого замыкания (короткое замыкание) на рабочей частоте: Мы можем получить условие резонанса (4), решив (2) и (3), что приведет нас к системе из двух уравнений, заданной формулой (5).Здесь необходимо найти оптимальное значение четверки (,,,), удовлетворяющее условиям (5). Уравнение (5) представляет собой переопределенную систему. Это заставляет дизайнеров выбирать, какая переменная должна быть исправлена ​​в первую очередь.

Поскольку проблема связана с компактностью, сначала необходимо выбрать ширину и длину первой части.

Важная попытка миниатюризации достигается за счет извилистой линии с высоким сопротивлением. Чтобы улучшить этот эффект, вторая ширина линии должна быть совместима с меандрированием, а также должна быть исправлена.

Установив значения, и, можно определить длину, на которой достигается заданная рабочая частота. Например, если мы выберем мм, мм и мм, то можно будет рассчитать 67 мм для резонансной частоты 434 МГц.

Чем больше разница в ширине, тем больше внимания будет уделяться компактности.

Для дальнейшего увеличения компактности вторая секция линии может быть изогнутой в соответствии с шириной первой линии секции (Рисунок 6).Зазор между меандрированными линиями необходимо отрегулировать, чтобы емкостная связь между плечами была как можно меньше. Таким образом, выбранный зазор будет в пять раз больше его ширины. Точка питания вдоль антенны зависит от входного импеданса, выбранного для антенны. Действительно, антенну можно согласовать напрямую по любому реальному импедансу при максимальном значении, определяемом геометрией. Также требуется моделирование HFSS с использованием в качестве единственного параметра оптимизации.


3. Результаты
3.1. Первая реализация на жесткой и недорогой подложке

В соответствии с ранее представленными правилами проектирования изготавливается антенна для свободного пространства, построенная на подложке FR4. Как упоминалось ранее, зазор между двумя меандрированными линиями выбирается равным 1 мм. Эта структура моделируется и оптимизируется с помощью Ansoft HFSS. Оптимальные размеры составляют 18 мм × 9 мм, при этом размер сечения первой линии составляет мм², а для второй — мм². Длина смещена на 8 мм от формулы по сравнению с результатами моделирования и измерений.Это можно объяснить эффектами неоднородностей вдоль антенны, которые не учитываются в простой используемой модели.

Конструкция предлагаемой антенны приведена на рисунке 6. Входное сопротивление, выбранное для антенны, составляет, например, 25 Ом, но в данной топологии оно может варьироваться от 0 до 6 кОм.

Измерения параметра рассеяния хорошо согласуются с результатами моделирования, показанными на рисунке 7.


Диаграмма направленности представлена ​​на рисунке 8 в двух характерных плоскостях.Максимальное усиление излучения составляет около -33 дБи, при этом диаграмма направленности является всенаправленной в плоскости. Прирост можно улучшить, увеличив длину секции, но за счет компактности.

Мы предложили метод проектирования антенны с сильными ограничениями с точки зрения компактности. Этот метод основан на предварительном знании значений характеристического импеданса и постоянной распространения двух участков линии. Эту информацию можно оценить по формуле, приведенной в [13].Затем длина оценивается с помощью (5), чтобы зафиксировать резонансную частоту. Этот метод был применен для разработки конформной антенны для медицинского применения в среде, свойства которой близки к свойствам человеческого тела. В этом типе применения гибкая подложка подходит для свертывания антенны внутри таблетки.

3.2. Реализация на гибкой подложке

Для обеспечения ограничений по компактности съедобных таблеток дизайн был выполнен на гибкой подложке толщиной 50 мкм и м (AP8525 от DuPont Pyralux) с толщиной металла 18 мкм мкм и относительной диэлектрической проницаемостью. из 3.4.

Размеры антенны оцениваются на основе предыдущих правил проектирования.

Как указывалось ранее, метод основан на предварительном знании характеристического импеданса и значений постоянной распространения для каждого участка линии. Таким образом, эти значения вычисляются с помощью моделирования HFSS каждого поперечного сечения линии. Зафиксировав ширину и длину первого отрезка линии (мм²) и ширину второго отрезка (0,2 мм), длину можно рассчитать согласно (5). Расчетная длина оказалась равной 22.5 мм. Как и в случае с первой исследованной антенной, наблюдается сдвиг на 6,5 мм от формулы по сравнению с результатами моделирования и измерений. Таким образом, размеры второго участка линии равны мм². Размеры антенны, построенной на гибком шлейфе, составляют мм², что полностью соответствует размерам выбранной таблетки.

Прототип антенны был изготовлен и исследован в соответствии с измерительной установкой, описанной на рисунке 9. Он состоит из испытуемой антенны (1), погруженной в контейнер диаметром 20 см (2), наполненный жидким материалом, эквивалентным тканям человека. с диэлектрической проницаемостью 49.6 и проводимостью 0,51 См / м. Приемник (3), расположенный на расстоянии 80 см от контейнера, состоит из полуволновой вертикально поляризованной патч-антенны (усиление 5 дБи), связанной с малошумящим усилителем (МШУ), чтобы быть как можно ближе к целевому приложению. Коэффициенты отражения и передачи измерялись с помощью векторного анализатора цепей (ВАЦ) (4), работающего в диапазоне от 300 кГц до 20 ГГц при входном ВЧ-сопротивлении 50 Ом.


Результаты измерений показывают хорошее совпадение с моделированием с точки зрения установки частоты и параметров рассеяния (рисунок 10).Бюджет канала (коэффициент передачи) был измерен, когда антенна вкатана или нет в пилюле. Никаких серьезных изменений между двумя конфигурациями не наблюдалось. К тому же излучение предлагаемой антенны достаточно всенаправленное. Были протестированы различные конфигурации, и бюджетная связь немного изменена (менее 3 дБ в диапазоне 360 °).

Чтобы улучшить бюджет связи, можно представить себе приемник, размещенный на интерфейсе человеческого тела. В этом случае принимаемая антенна должна быть правильно спроектирована с учетом воздействия на тело человека.

Первый прототип окончательной системы представлен на рисунке 11. Антенна сворачивается внутри капсулы, поэтому активная часть экранирована заземляющим слоем антенны.

4. Заключение

В этой статье мы продемонстрировали, что очень компактная антенна () может быть получена с помощью нескольких методов миниатюризации. Размеры конструкции были рассчитаны на основе простой теоретической модели. Разница между первой оценкой и окончательным решением минимальна, что свидетельствует об эффективности подхода.Чтобы проиллюстрировать эту концепцию, мы разработали антенну, работающую на частоте около 434 МГц. Антенна размером 18 мм × 9 мм разработана по сравнению с классической патч-антенной с половинной длиной волны (20 см на подложке FR4). Достигается уменьшение габаритов антенны в целом примерно на 90%. Любой произвольный реальный входной импеданс от 0 до нескольких кОм может быть выбран путем подбора подходящего положения точки питания вдоль конструкции. Моделирование и измерения хорошо совпадают, тогда как диаграмма направленности в одной плоскости является всенаправленной.Эта антенна также была спроектирована на гибкой подложке для использования в качестве конформной антенны в различных приложениях, таких как съедобная медицинская беспроводная капсула. Был получен пример этой антенны, показывающий интерес к такому подходу. Хорошее качество связи между конформной антенной, встраиваемой в таблетку, и приемником показывает возможность использования такого типа антенны.

Благодарность

Авторы хотели бы поблагодарить NXP Semiconductors за финансовую поддержку и за их усилия в производстве и тестировании.

Прямоугольная патч-антенна с коаксиальным питанием — цифровая поддержка

В этом примере FDTD используется для имитации прямоугольной патч-антенны с коаксиальным питанием, установленной на бесконечной плоскости заземления PEC, в которой с помощью группы анализа направленности определяются возвратные потери, направленность и диаграмма направленности антенны. Более подробную информацию о настройке моделирования и полезные советы можно найти в примере четвертьволнового монополя.

Прямоугольная патч-антенна — это низкопрофильная антенна, состоящая из металлического участка, установленного на подложке, которая опирается на металлическую пластину заземления.Он используется в приложениях для частот от МГц до ТГц, когда размер, вес, стоимость, надежность и аэродинамические характеристики являются ограничениями. При установке на электрически большие объекты, такие как корпус самолета, земля считается бесконечно большой, а на достаточно низких частотах — идеальным электрическим проводником (PEC). В этих ситуациях патч-антенна возбуждается снизу с помощью коаксиального штыря, выходящего из плоскости заземления и заканчивающегося на верхнем участке. Это видно на рисунке выше.

Подробную информацию о том, как сконструировать патч-антенну и ее коаксиальное питание, можно найти в Balanis [1]. Здесь патч-антенна разработана в соответствии с примерами 14.1, 14.2 и 14.3 в Balanis [1]. Теория опирается на модель линии передачи и резонатора, чтобы представить патч-антенну как решетку из двух излучающих апертур шириной (щелей), разделенных линией передачи длиной L. , излучение из каждой щели по ширине пятна складывается конструктивно синфазно (отсюда и называется излучающими щелями), в то время как излучение от каждой щели по длине складывается деструктивно в противофазе (отсюда и называется неизлучающими щелями).Полная диаграмма направленности находится путем соотнесения полей на щелях с эквивалентной плотностью тока, при этом уравнение излучения используется для определения дальних полей с предположением, что плоскость заземления бесконечна, а подложка усечена на краю пятна. .

Настройка моделирования

Патч-антенна сконструирована из двухмерного прямоугольного листа шириной (размах по оси y) 11,86 мм и длиной x размах) 9,06 мм, который установлен на прямоугольную подложку размером 11,06X13,86X1.588 мм с показателем преломления 1,48. Подложка опирается на нижнюю плоскость, созданную из двухмерного прямоугольного листа, который выходит за пределы плоскости X-Y области моделирования, обеспечивая бесконечность изображения.

Пара концентрических колец образуют внутреннюю вакуумную область коаксиального волновода и внешний проводник ФЭП. Эти кольца окружают внутренний проводник PEC, который смоделирован в виде круга. Коаксиальный волновод выходит за нижнюю (z min) границу FDTD. Чтобы иметь характеристический импеданс 50 Ом на желаемой частоте, необходимо оптимизировать положение x источника питания и радиус внутреннего и внешнего проводника a = 0.Выбрано 29107 м и b = 1 мм.

Поскольку модель коаксиального волновода пересекает плоскость заземления в точке z = 0, а его внутренний проводник проходит через подложку, нам необходимо вручную указать переопределение сетки для этих объектов. Это позволяет нам гарантировать, что моделируется правильная структура и что внутренний проводник не закорочен на землю. Порядок сетки назначается следующим образом: внутренний проводник = 1, внешний проводник = 2, земля = 3, подложка = 4 (и коаксиальный диэлектрик).Вышеупомянутый индексный монитор показывает поверхностную проводимость в плоскости X-Z при y = 0 и проверяет, правильно ли подается питание от коаксиального волновода

.

Порт помещается рядом с нижним краем области моделирования, который используется для ввода и измерения коаксиального режима ТЕМ в диапазоне частот от 8 ГГц до 12 ГГц.

Область переопределения сетки помещается в патч. Это обеспечивает выборку ближнего поля с достаточно высоким разрешением для получения точных результатов дальнего поля. Точность сетки 4 используется для остальной части области моделирования.Обратите внимание, что эта сетка переопределения имеет исключительно высокую точность, которая обычно не требуется для других приложений.

Границы

PML указаны на всех границах, чтобы иметь толщину не менее λ 0 /4, чтобы не было отражений за пределами мониторов группы анализа направленности, которые исказили бы результаты в дальней зоне. Для ускорения моделирования на границах y min задаются границы симметрии.

Группа анализа направленности используется для настройки мониторов и определения направленности патч-антенны.На вкладке Setup Variable группы анализа диапазоны x, y и z выбираются таким образом, чтобы мониторы находились на расстоянии не менее λ / 4 от края патч-антенны. Он не должен быть слишком близок к PML. Поскольку здесь используется бесконечная заземляющая плоскость, для переменной inf ⁡gp установлено значение 1. Кроме того, поскольку коаксиальный канал не проходит через какие-либо мониторы, мы устанавливаем для переменной окна источника значение 0. Для переменной down sample установлено значение 1, так что на мониторах не происходит понижающей дискретизации.

Примечание: расширенная опция — привязка PEC к границе ячейки

Когда на вкладке расширенных параметров объекта FDTD включена опция привязки к границе ячейки yee, интерфейс любого PEC принудительно выравнивается с границей ячейки Yee (более подробную информацию можно найти в Simulation — FDTD).Для радиочастотных приложений рекомендуется использовать эту опцию с на в антенных приложениях, чтобы улучшить расчет эффективности излучения.

Результаты и анализ

Отражение

Примечание:

Настройки сетки имеют исключительно высокую точность, поэтому моделирование займет больше времени. Чтобы иметь быстрое моделирование, пользователи могут увеличить размер переопределенной сетки.

После открытия файла rectangular_patch.fsp и запустив моделирование, сценарий rectangular_patch.lsf используется для создания рабочих характеристик и характеристик излучения патч-антенны. Этот сценарий аналогичен сценарию, найденному в примере четвертьволнового монополя, и сначала находит отражение, видимое от порта 1 (S 11 ) коаксиальной линии (возвратные потери = -20log10 | S 11 |).

Резонансная частота моделируемой патч-антенны 10,08 ГГц находится в пределах 0,8% от теоретического резонанса 10 ГГц.Такой уровень согласования довольно хорош, поскольку теория не учитывает реактивное входное сопротивление. Фактически, мы видим, что входное сопротивление достигает пика около 10,08 ГГц. Входной импеданс антенны (Z в ) показан на рисунках выше, он имеет характеристическое сопротивление 50,19 Ом на резонансной частоте, что очень близко к теоретическому значению 50 Ом.

Примечание: результаты моделирования и размер ячейки

Эти результаты были получены с более мелкой сеткой в ​​Patch Mesh.Если размер ячейки увеличивается (точность сетки уменьшается), резонансная частота изменяется.

Диаграмма направленности

Группа анализа направленности используется для расчета дальних полей на резонансной частоте. Разрешение дальнего поля θ и ϕ установлено на 1 градус и 10 градусов, соответственно, что точно фиксирует изменение направленности в плоскостях θ и ϕ. Анализ можно ускорить, снизив разрешение ϕ без ущерба для точности.Компоненты направленности D θ и D ϕ и излучаемая мощность затем возвращаются в окне результатов группы анализа.

Затем сценарий генерирует графики направленности антенны в E-плоскости (разрез X-Z) и H-плоскости (разрез Y-Z) и сравнивает их с теорией [1]. В E-плоскости поляризация D θ между теорией и FDTD в целом совпадает, но демонстрирует различия из-за ряда предположений в теории. Тем не менее, обнадеживает то, что поляризация D ϕ значительно ниже -80 дБ в E-плоскости, что соответствует теории.Асимметрия направленности FDTD возникает из-за того, что фидер расположен асимметрично вдоль E-плоскости. Эта асимметрия не учитывается в теории. Кроме того, наличие подложки над заземляющим слоем в FDTD изменяет величину и фазу изображения и нарушает допущения в теории использования теории изображения для получения направленности. Это имеет наибольший эффект вблизи скольжения (θ = 90 градусов) в Е-плоскости.

В H-плоскости поляризация D θ , полученная из FDTD и теории, чрезвычайно близка и находится в пределах 0.2 дБ друг от друга. Этот результат является ожидаемым, поскольку H-плоскость не изменяется из-за наличия подложки. Кроме того, асимметрия подачи не влияет на D ϕ . Однако он действительно вносит значительную поляризацию D θ в H-плоскость.

Радиационные характеристики

Результаты моделирования сгенерированы в подсказке сценария с использованием файла сценария rectangular_patch.lsf.

 ============ Радиационные характеристики ==============
Резонансная частота: 10,08 ГГц
Входная мощность: 1.44 нВт
Допустимая мощность: 1,44 нВт
Излучаемая мощность: 1,44 нВт
Эффективность излучения от входной мощности: 100%
Эффективность излучения от принятой мощности: 100%
Максимальная направленность: 7,95 дБ
Общее реализованное усиление: 7,95 дБ 

Эффективность излучения пластыря отображается в подсказке сценария. Пожалуйста, обратитесь к файлу сценария для получения подробной информации об этих количествах, который находится в конце сценария. Определения и объяснения этих величин можно найти на странице Методология. Входная мощность и принимаемая мощность равны из-за чрезвычайно малого значения S 11 на резонансной частоте.В результате оба определения эффективности излучения имеют примерно одинаковое значение. Сравнение эффективности излучения с зависимостью эффективности излучения от высоты подложки на рис. 14.27 Баланиса [1] показывает, что эффективность, полученная в результате моделирования, сравнима и в пределах нескольких процентов от теории.

Ссылки по теме

  1. К. А. Баланис, Теория и конструкция антенн, 4-е издание. Джон Вили и сыновья (2016).

См. Также

Направленность

Коаксиальный кабель

Четвертьволновый монополь

Порты

возникли проблемы с антенной Yagi 435 МГц Входное сопротивление

  │ ┌──────────────────────────────
│ РАБОЧАЯ ЧАСТОТА........... {МГц} 435 │ │
│ ДЛИНА ОТРАЖАТЕЛЯ .............. {м} .345 │ УСИЛЕНИЕ ВПЕРЕД = 11,29 дБи │
│ ДЛИНА ЭЛЕМЕНТА ПИТАНИЯ ............ {м} .33 │ │
│ РАССТОЯНИЕ ОТРАЖАТЕЛЯ ............. {м} .086000 │ ОТНОШЕНИЕ F к B = 72,24 дБ │
│ КОЛИЧЕСТВО ДИРЕКТОРОВ 7 Rfl EL ДИАМ. {Мм} 5 │ │
│ D 1 SP {m} .069000 D 1 LEN {m} .315 │ ВХОДНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ = │
│ D 2 SP {m} .081000 D 2 LEN {m}.296 │ 83,8 + j 26,6 Ом │
│ D 3 SP {m} .095000 D 3 LEN {m} .289 │ │
│ D 4 SP {m} .112 D 4 LEN {m} .282 │ ДЛИНА МАССЫ = 0,91 м │
│ D 5 SP {m} .131 D 5 LEN {m} .259 │ │
│ D 6 SP {m} .155 D 6 LEN {m} .254 └─ F4: Оптимизировать ───── F6: BW ─┤
│ D 7 SP {m} .181 D 7 LEN {m} .236 ┌─ F3: График ───── F5: Режим M ─┤


Отвод диаметром 40мм; Сложенный диполь.

================================================== ==============================

│ ┌───────────────────────────────
│ РАБОЧАЯ ЧАСТОТА........... {МГц} 435 │ │
│ ДЛИНА ОТРАЖАТЕЛЯ .............. {м} 0,351 │ УСИЛЕНИЕ ВПЕРЕД = 13,20 дБи │
│ ДЛИНА ЭЛЕМЕНТА ПИТАНИЯ ............ {м} .326 │ │
│ РАССТОЯНИЕ ОТРАЖАТЕЛЯ ............. {м} 0,087000 │ ОТНОШЕНИЕ F к B = 58,45 дБ │
│ КОЛИЧЕСТВО ДИРЕКТОРОВ 9 Rfl EL ДИАМ. {Мм} 10 │ │
│ D 1 SP {m} .069000 D 1 LEN {m} .314 │ ВХОДНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ = │
│ D 2 SP {m} .079000 D 2 LEN {m}.304 │ 57,7 + j 23,1 Ом │
│ D 3 SP {m} .089000 D 3 LEN {m} .297 │ │
│ D 4 SP {m} .102 D 4 LEN {m} .294 │ ДЛИНА МОДУЛЯ = 1,20 м │
│ D 5 SP {m} .116 D 5 LEN {m} .285 │ │
│ D 6 SP {m} .133 D 6 LEN {m} .285 └─ F4: Оптимизировать ───── F6: BW ─┤
│ D 7 SP {m} .151 D 7 LEN {m} .278 ┌─ F3: График ───── F5: Режим M ─┤
│ D 8 SP {m} .173 D 8 LEN {m} .289 │ Вкладка: Steps El's │
│ D 9 SP {m}.197 D 9 LEN {m} .263 │ │


Отвод диаметром 50мм; сложенный диполь.

================================================== ===============================  
Патч-антенна

| Дэвид С. Рикеттс

В этой части семинара вы разработаете патч-антенну на 0,95 ГГц. Теорию работы антенны можно увидеть в следующих видео. Основы работы заключаются в создании магнитного поля, не совпадающего по фазе с электрическим полем, в соотношении, соответствующем сопротивлению воздуха (377 Ом).

Внизу этого руководства есть три ссылки на основы антенн и более подробную информацию о теории патч-антенн.

В этой части семинара вы создадите микрополосковую патч-антенну. Общие размеры равны / 2, однако из-за специфической динамики антенны и окаймляющих полей точные размеры требуют более тщательных расчетов.

При проектировании антенны обычно выбирают топологию, а затем просматривают расчетные уравнения для этой антенны. Многочисленные справочники содержат уравнения конструкции антенны для многих типов антенн.Сначала мы сосредоточимся на базовой конструкции патча, а затем рассмотрим методы согласования импеданса.

В следующем видео представлены рекомендации по проектированию и учебное пособие.

Транскрипция здесь.

Для микрополосковой патч-антенны можно использовать следующую процедуру проектирования:

  • Ширина патч-антенны (часть, перпендикулярная фидерной линии) рассчитывается как:

Где v o = 3 × 10 8 , f o = 950 МГц и e r = 4.5. Длина нашивки (часть, параллельная структуре корма) рассчитывается в трех частях.

  • Эффективная диэлектрическая проницаемость рассчитывается как

Где h = 1,53 мм. (Высота печатной платы).

  • Из-за окаймляющих полей электрическая длина пятна больше, чем его физическая длина. Для компенсации рассчитывается L.

  • Наконец, длина может быть рассчитана с учетом полей окантовки, как:

Это лямбда / 2-2 дельта L.

Вы можете использовать этот онлайн-калькулятор, чтобы найти приблизительные значения. Диэлектрическая проницаемость 4,5, толщина 1,53 мм.

Входной импеданс можно рассчитать аналитически, однако мы найдем его с помощью симулятора AWR / NI EM.

Чтобы обеспечить некоторую интуицию, длина участка подобна четверти длины волны линии передачи. Ширина повлияет на импеданс. Вам нужно будет попробовать настройки в симуляции, чтобы понять, как оптимизировать вашу конструкцию для 950 МГц.

Создание базового патча

Загрузите пример файла AWR / NI на сайт семинара (щелкните здесь). Сюда входит небольшой прямоугольный кусок меди. В файл загружен корпус по умолчанию (окружающее пространство) и многие свойства изготовления.

Измените размер патча, чтобы он соответствовал размеру, который вы рассчитали выше. Чтобы изменить размер, вы можете дважды щелкнуть прямоугольник, и вы увидите синие точки по углам. Вы можете просто схватить и перетащить мышью. Если во время перетаскивания вы нажмете клавишу пробела, появится окно, в котором вы сможете ввести dx и dy нового прямоугольника.Обратите внимание, что это дельта, а не абсолютный размер.

После того, как вы определите размер своего патча, вам нужно добавить порт, чтобы симулятор мог посылать стимулирующую волну. Если вы просто добавите порт на одну сторону патча, AWR / NI будет стимулировать весь край. Чтобы лучше аппроксимировать реальный порт Т-образной линии, нарисуйте очень маленький прямоугольник размером 2,3 мм x 0,1 мм и поместите его в центре участка, где будет проходить линия подачи. Ниже приведен пример.

Ниже увеличенный вид небольшого прямоугольника подачи и присоединенного порта.

Порт можно добавить, выбрав Edge Port (см. Ниже) и добавив его к нижнему краю созданного вами небольшого прямоугольника подачи.

Теперь с добавленным портом подачи вы можете запустить симуляцию. Чтобы измерить резонанс, выберите Project-> Add Graph , а затем добавьте измерение Linear-> Zin . Вам нужно будет установить частоты для моделирования: Options-> Project Options. Выберите начальную и конечную частоту для развертки и приращение, затем нажмите Применить .Возможно, вам придется развернуть широкий диапазон, если ваша форма далеко. Кроме того, используйте приращение 0,1 ГГц, а затем уточняйте, пока не найдете плавную кривую с четким пиком. При резонансе (частоте излучения) вход должен быть реальным и обычно намного выше 50 Ом — это связано с патч-структурой, а не с антеннами в целом, однако реальный входной импеданс в резонансе является общим свойством.

Импеданс должен выглядеть примерно так, как показано на графике ниже.

Согласование импеданса I — / 4 T-line

Одним из простейших методов согласования импеданса является использование трансформатора импеданса / 4 t-линии.Вы можете найти длину линии / 4, используя TXLINE .

TXLINE можно найти в Tools-TXLINE . Это калькулятор, который поможет вам преобразовать электрические параметры, такие как электрическая длина и импеданс, в физическую реализацию. На следующем снимке экрана показан интерфейс калькулятора.

На рисунке показана линия передачи с сопротивлением 50 Ом и электрической длиной 90 градусов на частоте 950 МГц. Калькулятор работает в двух направлениях.Чтобы найти линию передачи по электрической длине, вставьте слева все параметры. Также установите диэлектрическую постоянную = 4,5 , проводник = медь , Высота = 1,53 мм, толщина = 30 мкм. Они получены из набора печатных плат, который мы используем в мастерской. Обратите внимание, что Высота и Толщина установлены с правой стороны, хотя в этом примере мы выполняем вычисления слева направо. Щелкните стрелку вправо — она ​​рассчитает ширину и длину линии.Аналогичным образом, если вы измените длину или ширину с правой стороны и щелкните стрелку влево, будет вычислена новая электрическая длина , и полное сопротивление .

Преобразование импеданса можно понять из этого видео, а характеристический импеданс линии передачи рассчитывается следующим образом:

Создайте новую схему и вставьте патч из Elements-> Subscircuits-> EM Structure 1. AWR / NI сохраняет каждый элемент дизайна с портами как подсхему.Эта подсхема представляет схему ЭМ патча. Теперь вставьте MLIN с правильной длиной и шириной в мм из TXLINE и добавьте порт 50 Ом. Теперь вы можете смоделировать, используя диаграмму Смита, входное сопротивление t-линии.

Ваша схема, компоновка и S11 должны быть такими же, как на рисунке ниже.

Диаграмма направленности и усиление антенны

Согласование на 50 Ом предполагает хорошую конструкцию, однако антенну следует смоделировать для диаграммы направленности излучения и усиления антенны.Усиление антенны объясняется в этом видео.

Чтобы увидеть шаблоны полей, нам нужно запустить моделирование на одной частоте. Лучше всего скопировать и вставить схему схемы, щелкнув правой кнопкой мыши на вкладке Project -> Circuit Schematics -> Your Schematic Name и выбрав Duplicated. Затем вы можете переименовать «My Patch_Patterns».

Щелкните правой кнопкой мыши на EM Structure под новой схемой, которую вы создали, и выберите Options вверху.Вы должны увидеть это окно. Включите Currents — это позволит нам увидеть трехмерный узор.

Теперь щелкните правой кнопкой мыши имя схемы на вкладке Projects -> Circuit Schematics и выберите параметры. На вкладке Frequencies снимите флажок Use project defaults и установите его следующим образом для одной частоты, выбрав Single point .

Перед построением диаграмм полей необходимо понять систему координат.Ниже приведена кнопка Meas Help в окне измерений.

Мы можем видеть, что Phi — это угловое направление в плоскости X-Y, а theta — это угол от оси Z. Мы построим диаграмму направленности антенны в плоскости X-Y и плоскости X-Z.

Ниже показано измерение плоскости X-Z при качании тета.

Вы можете видеть, что Phi = 0, что является плоскостью X-Z, и мы выбрали Sweep Theta . Выберите PPC_EPhi , нажмите OK , затем добавьте еще одно измерение PPB_EThetab. Они отображают электрическое поле в направлениях Phi и Theta в плоскости X-Z.

Это показывает, что поля пиков находятся при Theta = 0, что прямо над центром пятна.

Вы также можете построить узор в плоскости X-Y, однако из-за симметрии это не так интересно.

Чтобы построить трехмерные поля, просто перейдите к макету и выберите, как показано ниже. Теперь отобразится трехмерный узор. Вы можете использовать инструменты просмотра для поворота, просто щелкнув узор и перемещая мышь (он будет вращаться в ответ).

Согласование импеданса II — Т-образная вставка

Другой метод согласования импеданса заключается в использовании линии передачи с сопротивлением 50 Ом и вырезании «вставок» в антенне. Ниже приведен пример макета.

Длину (по Т-образной линии) и ширину выреза можно рассчитать с помощью следующих уравнений.

Видно, что преобразование импеданса от патча к 50-омной Т-линии пропорционально косинусу 2 .Входное сопротивление начинается с R в патче и стремится к нулю. Это хороший метод настройки после запуска симуляции. Мнимая часть импеданса будет определяться патчем и размером зазора — вы можете поиграть с размером, чтобы увидеть, сможете ли вы обнулить его!

Зазор можно создать, скопировав квадрат и уменьшив его размер до размера ваших расчетов. Затем поместите его в нужное место — вам понадобятся две копии, по одной по обе стороны от линии передачи.Для создания линии передачи достаточно оставить металлический кусок шириной 2,3 мм между двумя промежутками — на этом этапе вы ничего не добавляете. Поместив два прямоугольника поверх антенны, вы можете использовать Draw-> Modify Shapes-> Subtract. Это вычтет прямоугольники, которые вы только что создали, из прямоугольной области. Он зависит от контекста — то есть то, что вы выбираете первым — патч или прямоугольник, будет определять, что из чего вычитается. Как только вы это сделаете, вы можете дважды щелкнуть новую фигуру, и вы увидите синие точки на новых промежутках.С этого момента вы можете просто настроить их по своему усмотрению.

Теперь вы можете добавить линию передачи 50 Ом для подключения к металлической детали 2,3 мм, которая находится между двумя промежутками, и добавить порт на конце. Обратите внимание, что теперь длина этой фидерной линии не зависит от преобразования импеданса.

Вы можете повторно запустить все графики выше — они будут выглядеть одинаково. Вы можете отрегулировать размер зазора, чтобы попытаться улучшить соответствие.

Макет

Наконец, вы хотите сделать макет вашей антенны.Дизайн уже есть, нужно только добавить разъемы. Пока вид схемы активен, выберите вкладку «Элементы» в обозревателе проекта, а в разделе «Подсхема» выберите соединитель и добавьте его в схему. На рисунке ниже показаны разъем и вспомогательная

.

Вы заметите, что на схематическом изображении разъема есть четыре порта. Порт 1 будет подключен к порту моделирования, Порт 2 будет подключен к вашему соединителю, а Порт 3 и Порт 4 можно оставить открытыми. Добавьте эту подсхему ко всем четырем портам вашего соединителя.

Теперь выберите все экземпляры «коннектора» подсхемы, которые вы только что разместили, щелкните правой кнопкой мыши и в свойствах> layout используйте посадочное место SMA_connector. Убедитесь, что имя библиотеки «Компоненты» выбрано.

После этого вы можете открыть вид компоновки, и контактные площадки будут добавлены!

Производство

Для изготовления распечатайте схему антенны на листе бумаги, убедившись, что она правильного размера (проверьте параметры масштабирования при печати).Переведете на медную фольгу и вырежете антенну вручную. Вы также можете экспортировать этот макет в файл DXF для печати, если вы предпочитаете печатать .dxf и имеете программное обеспечение для печати .dxf.

Тестирование

Для СТО просто подключите порт 1 ВАЦ и измерьте S11, чтобы увидеть, где расположена антенна. Если у друга есть антенна, вы можете подключить ее к порту 2 векторного анализатора цепей и измерить S21.

Видео по теории антенн

Следующее является информативным и в некоторых случаях интересно смотреть.

Низкопрофильные конформные антенные решетки на высокоимпедансной подложке (SpringerBriefs in Electrical and Computer Engineering), Сингх, Хема, Чандини, Р., Джа, Ракеш Мохан, электронная книга

В этой книге представлен электромагнитный (ЭМ) дизайн и анализ дипольной антенной решетки на высокоомной подложке (HIS). HIS является предпочтительной подложкой для конструкции низкопрофильных антенн из-за ее уникальных граничных условий.Такие подложки позволяют печатать излучающие элементы без нарушения характеристик излучения. Более того, HIS обеспечивает улучшенное согласование импеданса, расширенную полосу пропускания и увеличенную широкую направленность благодаря полному отражению от реактивной поверхности и высокому входному сопротивлению. В этой книге рассматриваются различные конфигурации HIS для проектирования массивов на плоских и неплоских поверхностях с высоким импедансом. Результаты представлены для цилиндрического диполя, печатного диполя и свернутого диполя над однослойным и двухслойным HIS на основе квадратов и HIS на основе собачьей кости.Рабочие характеристики антенных решеток анализируются с точки зрения рабочих параметров, таких как возвратные потери и диаграмма направленности. Представленная конструкция показывает приемлемые возвратные потери и усиление главного лепестка диаграммы направленности. Эта книга дает представление об электромагнитном проектировании и анализе конформных массивов. Эта книга служит введением для новичков в разработку и анализ антенных решеток на основе HIS. Он включает графическое описание конструкции планарной и неплоской антенной решетки и подробное обсуждение анализа характеристик планарной и неплоской антенной решетки на основе HIS.Он будет полезен как исследователям, так и профессионалам.

— Этот текст относится к изданию в мягкой обложке.

Доктор Хема Сингх в настоящее время работает старшим научным сотрудником в Центре электромагнетизма Национальной аэрокосмической лаборатории CSIR, Бангалор, Индия. Ранее она была лектором в EEE, BITS, Пилани, Индия в 2001-2004 гг. Она защитила кандидатскую диссертацию. степень в области электроники в IIT-BHU, Варанаси, Индия, в 2000 году. Ее активная область исследований — вычислительная электромагнетизм для аэрокосмических приложений.В частности, она внесла свой вклад в следующие темы: GTD / UTD, EM-анализ распространения в помещении, фазированные решетки, конформные антенны, исследования радиолокационного поперечного сечения (RCS), включая активное снижение RCS. Она получила награду «Лучшая женщина-ученый» в CSIR-NAL, Бангалор, за период 2007-2008 гг. За свой вклад в области фазированных антенных решеток, адаптивных решеток и активного снижения RCS. Д-р Сингх является соавтором одной книги, одной главы и более 120 научно-исследовательских работ и технических отчетов.

Г-жа Чандини Р. получила степень бакалавра гуманитарных наук (ECE) в Технологическом университете Висвесварая, Карнатака. Она была инженером проекта в Центре электромагнетизма Национальной аэрокосмической лаборатории CSIR в Бангалоре, где занималась исследованиями RCS и конформных массивов.

Д-р Ракеш Мохан Джа был главным научным сотрудником и руководителем Центра

по электромагнетизму, CSIR-Национальные аэрокосмические лаборатории, Бангалор. Д-р Джа получил двойную степень бакалавра (с отличием) EEE и магистра (с отличием) физики от BITS, Пилани (Радж.) Индия, 1982 год. Получил степень доктора философии. (Англ.) Степень отделения аэрокосмической техники Индийского института науки, Бангалор, 1989 г., в области вычислительной электромагнетизма для аэрокосмических приложений. Доктор Джа был приглашенным научным сотрудником SERC (Великобритания) в Оксфордском университете на факультете инженерных наук в 1991 году. Он работал научным сотрудником Александра фон Гумбольдта в Институте высокочастотной техники и электроники Университета Карлсруэ. , Германия (1992–1993, 1997).Он был награжден премией Sir C.V. Премия Рамана за 1999 год в области аэрокосмической техники. Д-р Джа был избран членом INAE в 2010 году за его вклад в разработку электромагнитных приложений для аэрокосмической техники. Он также был членом IETE и заслуженным членом ICCES. Доктор Джа является автором или соавтором нескольких книг и более пятисот научно-исследовательских работ и технических отчетов. Он скончался во время создания этой книги об остановке сердца. — Этот текст относится к изданию в мягкой обложке.

Почему в качестве входного сопротивления антенн часто выбирают 50 Ом, а полное сопротивление в свободном пространстве составляет 377 Ом?

Полуволновую дипольную антенну можно рассматривать как линию передачи с разомкнутой цепью, развернутую на 1/4 длины волны от конца, имеющую некоторую емкость и индуктивность (которая считается паразитной, поскольку целью является сопротивление излучения — до излучать мощность) вдоль линии передачи , сопротивление потерь в материале антенны вдоль линии передачи.Эта паразитная емкость находится между двумя полюсами, а также связь с землей с проводящими потерями на землю, включенными в сопротивление потерь, и собственная емкость обоих полюсов относительно виртуальной земли. Для передатчика вся излучаемая мощность рассеивается в теоретическом сопротивлении излучения вдоль линии передачи.

Характеристический импеданс диполя постепенно увеличивается по направлению к вершинам, так что мы предполагаем, что отражение отсутствует. Однако на конце антенны при разомкнутой нагрузке наблюдается отражение.

Подобно линии передачи, если полюс диполя меньше 1/4 длины волны, он действует как конденсатор, если это разомкнутая цепь. Если это 1/4 длины волны, то это ведет себя как короткое замыкание, эквивалентное последовательному резонансу. Если он длиннее 1/4 длины волны, он ведет себя как индуктор. Это показано ниже:

[1]

Катушка индуктивности может быть добавлена ​​последовательно с линией передачи с длиной волны менее 1/4, чтобы сделать ее резонансной и вести себя как короткое замыкание

На диаграмме также показано, как резонансная длина (где паразитная емкость и индуктивность компенсируются) немного меньше 0.25 из-за меньшего фактора скорости в антенне по сравнению со свободным пространством.

Если длина волны составляет 1/4 длины волны, то есть диполь на половину длины волны, то короткое замыкание отображается как сопротивление 0 в точке питания. Уравнение четвертьволнового трансформатора импеданса показывает, что импеданс точки питания 1/4 волновой линии передачи обратно пропорционален импедансу нагрузки, который является большим действительным числом, то есть сопротивлением разомкнутой цепи, и поэтому фактически равен 0. Следовательно, только сопротивление потерь и можно увидеть радиационную стойкость.

Когда падающая волна отражается от разомкнутой цепи, передаваемая волна имеет удвоенное напряжение, но нулевой ток. Это создается падающим напряжением и током, которые находятся в фазе, и отраженным напряжением с током, сдвинутым по фазе на 180 градусов с напряжением. Однако это также создает стоячую волну, которая пульсирует на 90 градусов не в фазе между пиками при удвоенном падающем токе и пиками при удвоенном падающем напряжении, значения которых, следовательно, связаны с характеристическим импедансом линии, за исключением того, что теперь они равны 90 градусы не совпадают по фазе, поэтому существует мнимая зависимость.Когда волна входит в дальнее поле, поля постепенно переходят в фазу, и характеристический импеданс антенны постепенно переходит в характеристический импеданс свободного пространства.

Когда отраженная волна достигает точки питания, это выглядит следующим образом:

Отраженная прошедшая волна достигает точки питания так же, как и другая 1/4 длины волны. Здесь напряжение компенсируется, но отрицательный ток в одном направлении и положительный ток в противоположном направлении суммируются, чтобы произвести отрицательный ток, удвоенный по величине (исходная величина представляет собой ток через цепь с импедансом, равным характеристическому сопротивлению антенны. + источник) — это будет отражать несоответствие между характеристическим импедансом точки питания антенны и импедансом источника (который может быть согласован с входным сопротивлением , но в идеале передатчик должен быть как можно меньше для максимальной эффективности, но будет быть отражением в обоих случаях) обратно к антенне снова — последний импульс тока установится на значении тока в соответствии с законом Ома, когда антенна рассматривается как короткое замыкание, поэтому ток равен Vsource / source impedance, и напряжение после импеданса источника равно 0 В.

Входной импеданс антенны — это импеданс возврата или отражения, когда отражение достигает точки питания до того, как оно достигает точки питания, и импеданс, который он представляет, когда отражения достигают равновесия. В трансформаторе постоянного тока или полуволновом трансформаторе это всегда значение импеданса нагрузки, то есть разомкнутой цепи, но это не так, когда у вас есть переменный ток, а длина антенны не кратна половине длины волны.

Из-за этого из точки питания можно увидеть только сопротивление излучения и сопротивление потерь, поскольку они ослабляют падающие и отраженные волны, чтобы получить конечный входной импеданс 0 + сопротивление потерь + сопротивление излучения.

Сопротивление излучения увеличивается с увеличением длины диполя, но это также сложная нелинейная функция длины диполя, показанная ниже на странице Dipole Antenna Wikipedia как R диполь .

Показано, что входное сопротивление, радиационная стойкость и направленность связаны с длиной диполя ниже:

По очевидным причинам сопротивление потерь линейно увеличивается с удлинением диполя. 2} {{4R_ {A _ {(\ Omega)}}}} ~~ (W) $$

и.е. 1/4 мгновенной активной мощности, которая была бы принята и поглощена действительной частью полного сопротивления антенны (потери + сопротивление излучения) в резонансной антенне, если бы полное сопротивление антенны было единственным сопротивлением в цепи, т. Е. Контакты антенны были закорочены. Вышеуказанное максимальное значение будет получено, если антенна является резонансной (поскольку не будет реактивной мощности, увеличивая vdrop по сравнению с R A в приведенном выше уравнении), а полное сопротивление соответствует нагрузке с таким же сопротивлением. Добавление нагрузки с таким же импедансом уменьшает вдвое ток, что вдвое уменьшает реальную мощность, и каждый из них будет делить половину этой мощности.2) $

Эффективная апертура антенны — это эффективная апертура изотропной антенны, в основном максимальное поперечное сечение зоны Френеля изотропной антенны, умноженное на направленность и эффективность антенны. Направленность является функцией длины диполя, а также высоты над землей, где диполь находится в противофазе из-за того, что отражения от земли сдвинуты по фазе на 180 градусов + большее расстояние и, следовательно, действует как массив физических диполей. .Направленность — это единичный телесный угол с максимальной мощностью мощности по сравнению с мощностью в единичном телесном угле в изотропной антенне, если полная излучаемая мощность была излучена изотропной антенной.

Направленность может быть приблизительно выражена как Ptot / beamwidth / Ptot / 4pi. = 4pi / ширина луча, то есть телесный угол сферы над телесным углом ширины луча половинной мощности, что означает, что эффективная апертура физически становится больше, когда ширина луча половинной мощности становится меньше. Это идеальный случай, когда вся изотропная мощность ограничена сферическим сектором, где каждый единичный телесный угол в секторе имеет одинаковую мощность, а за его пределами 0, I.е. где 100% мощности находится в луче, поэтому мощность U в любом единичном телесном угле в пределах сектора может быть аппроксимирована как Ptot / ширина луча, поэтому уравнение становится Ptot / ширина луча / Ptot / 4pi, потому что 100% мощности находится в луче и 100% мощности находится в изотропной сфере. Когда в луче нет 100% мощности, вы не знаете полную мощность, и вам нужно использовать приведенное выше уравнение на основе телесного угла за телесным углом. Коэффициент усиления антенны всегда равен или меньше направленности антенны.Коэффициент усиления dbi — это децибелы по отношению к изотропной антенне без потерь (эффективность 100%, поэтому коэффициент усиления зависит от направленности), а dbd — по отношению к полуволновому диполю. dbd + 2,15 = dbi.

Для того, чтобы 100% мгновенной мощности, доступной на выводах приемной антенны, передавалось на нагрузку, антенну необходимо сделать резонансной, либо уменьшив электрическую длину антенны до половины длины волны, что составляет около 0,48 свободных длина волны в космосе из-за фактора скорости антенны (0.5 длина волны в свободном пространстве, т.е. физическая длина диполя антенны составляет 73,1 + 42,5 Ом; ~ 0,48 длина волны составляет 73 Ом), а затем согласование резонансной антенны с нагрузкой с помощью реального четвертьволнового трансформатора; или согласование входного импеданса нерезонансной антенны с нагрузкой, что может быть выполнено с использованием двухступенчатого трансформатора импеданса, который представляет входной импеданс ВЧ-схемы как сопряженную антенну, путем преобразования первой четверти волны импеданса нагрузки и последующего добавления мнимая составляющая.

VSWR и отражение возникают, когда антенна не является резонансной или согласованной без отражения (имеет реактивную мощность) и когда она неправильно согласована с нагрузкой. Коэффициент отражения, умноженный на падающую волну, дает количество отраженных волн, а прошедшее количество является суммой падающих и отраженных волн. КСВН дает соотношение между минимальным и максимальным пиком напряжения в стоячей волне. Полный коэффициент отражения всех коэффициентов отражения, умноженных вместе, включен в определение эффективной апертуры антенны и изменяет классическое определение (эффективность).

Вот почему мы согласовываем импеданс, а не мост импеданса, потому что отражения действительно мешают сигналу в высокочастотных распределенных цепях, а не только потери мощности. Антенна, фидер и согласующая сеть составляют распределенную цепь, и отражение от нагрузки будет отражаться от разомкнутой цепи антенны и снова перемещаться к нагрузке, и когда вернет , оно будет не в фазе с падающий сигнал, вызывающий помехи, снова возвращается к разомкнутой цепи антенны и снова создает помехи, пока, в конце концов, не уляжется (и он также не установится в системе без потерь).В низкочастотной системе отражения происходят в небольшом временном масштабе по сравнению с длиной волны, и поэтому все отражения приходят в текущий период и в фазе.

Поскольку сигналы квантуются АЦП, важны только напряжение и SNR сигнала, а не мощность или величина мощности. Так что нам не нужна максимальная передача мощности. Следовательно, в приемнике сопряженное согласование для удаления реактивной мощности не требуется, скорее желательно согласование без отражения — это то же самое, если антенна резонансная i.е. если сопротивление чисто резистивное.

Безотражательное совпадение означает, что Z в — это Z S , а сопряженное совпадение означает, что Z в — это Z S * (не имеет значения, в какую сторону направлены стрелки, имеет значение только то, где кончик стрелка — входное сопротивление = выходное сопротивление, когда отражения достигают равновесия). В этом случае источником является излучение антенны и сопротивление потерь.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *