I. Основные характеристики радиоволн WWW.WHWIRELESS.COM Примерное время чтения: 15 минут 1.1 Определение радиоволн Радиоволны служат носителями сигналов и энергии, генерируемых взаимным взаимодействием колеблющихся электрических и магнитных полей, подчиняясь закону чередующегося взаимодействия: «электричество порождает магнетизм, а магнетизм порождает электричество». Во время распространения электрическое и магнитное поля всегда перпендикулярны друг другу и оба перпендикулярны направлению распространения волны, что делает их **поперечными электромагнитными волнами (ТЭМ-волнами)**. Их генерация происходит в высокочастотных колебательных цепях: когда ток в цепи быстро изменяется со временем, в окружающем пространстве возбуждается переменное электромагнитное поле. Как только это электромагнитное поле отделяется от источника волн, оно распространяется в пространстве в виде радиоволн, не завися от какой-либо среды — они могут передаваться даже в вакууме. 1.2 Взаимосвязь между длиной волны, частотой и скоростью распространения Основная формула, определяющая связь между длиной волны (λ), частотой (f) радиоволн и скоростью их распространения (скоростью света \( C \) в вакууме, приблизительно \( 3×10^8 \, \text{м/с} \)), выглядит следующим образом: \[ \lambda = \frac{C}{f} \] **Ключевой вывод**: В одной и той же среде частота и длина волны строго обратно пропорциональны — чем выше частота, тем короче длина волны. Эта зависимость напрямую определяет проектные размеры антенн: например, длину волны Wi-Fi 2,4 ГГц Длина сигнала составляет приблизительно 12,5 см, что соответствует длине полуволновой дипольной антенны около 6,25 см; 700 МГц Низкочастотный коммуникационный сигнал имеет длину волны приблизительно 42,8 см, что требует длины полуволнового диполя 21,4 см. Кроме того, электрические характеристики антенны (такие как эффективность излучения, коэффициент усиления и импеданс) напрямую связаны с ее **электрической длиной** (отношением физической длины к длине волны). В практической инженерной практике требуемая электрическая длина должна быть преобразована в конкретную физическую длину, чтобы обеспечить правильную работу антенны. 1.3 Поляризация радиоволн Поляризация — это закон изменения направления электрического поля по мере распространения радиоволны, определяемый пространственной траекторией движения вектора электрического поля, образующий полный спектр: **Круговая поляризация ← Эллиптическая поляризация → Линейная поляризация**. Основные характеристики и сценарии применения этих трех типов поляризации следующие: - **Линейная поляризация**: Направление электрического поля остается фиксированным, это наиболее распространенная форма поляризации. Волна с электрическим полем, перпендикулярным земле, является **вертикально поляризованной волной**, которая обладает высокой устойчивостью к помехам от отражения от земли и подходит для наземной мобильной связи (например, традиционных базовых станций 2G/3G); волна с электрическим полем, параллельным земле, явля...

Классификация массива антенны . WWW.WHWIRELESS.COM Примерное время чтения: 15 минут Антенные решетки обычно классифицируются в зависимости от расположения отдельных элементов. Линейная антенная решетка: решетка антенных элементов, расположенных вдоль прямой линии, с единичным интервалом, который может быть равным или неравным. В зависимости от направления концентрации энергии излучения ее можно разделить на решетки с краевой подсветкой и решетки с торцевой подсветкой. Плоская антенная решетка: решетка антенных элементов, расположенных в центрах одной плоскости. Если все элементы плоской решетки расположены в виде прямоугольной сетки, она называется прямоугольной решеткой; если все центры элементов расположены на концентрических окружностях или эллиптических кольцах, она называется круговой решеткой. Плоские антенные решетки могут также иметь решетки с равным или неравным расстоянием между элементами. Конформные антенные решетки: решетки антенн, которые крепятся к несущей и принимают ее форму. Примерами конформных антенных решеток являются решетки с цилиндрической, сферической и конической поверхностями. Антенная решетка конфигурация модуля. Линейная антенна Элементы антенной решетки: дипольные, монопольные, кольцеобразные (например, щелевые антенны) и спиральные элементы. Элементы диафрагменного типа: рупорные антенные элементы, волноводные элементы с открытым пазом, микрополосковые патч-элементы. Гибридные и специализированные элементы: антенные решетки Яги-Уда, логарифмически-периодические дипольные антенные решетки, антенные блоки со средним резонансом, метаповерхностные/метаматериальные блоки. Теоретические основы антенных решеток. ① Принцип интерференции и суперпозиции электромагнитных волн: Антенные решетки могут создавать характеристики излучения, отличающиеся от характеристик обычных отдельных антенных блоков. Одна из основных причин этого заключается в том, что электромагнитные волны, излучаемые несколькими когерентными источниками излучения, интерферируют и накладываются друг на друга в пространстве, при этом в одних областях наблюдается усиление излучения, а в других — его уменьшение. Это приводит к перераспределению постоянной суммарной энергии излучения по различным пространственным областям. ② Теорема о произведении диаграмм направленности: В условиях дальней зоны общая нормированная функция направленности антенна Массив, состоящий из множества одинаковых элементов, возбуждаемых с фиксированной амплитудой и фазой и расположенных в фиксированных геометрических положениях, может быть разложен следующим образом: Первичный фактор F( θ , φ ): Направленность отдельной единицы в свободном пространстве (включая саму единицу). ' (поляризация и ориентация). Коэффициент массива AF( θ , φ Это определяется исключительно геометрической компоновкой, расстоянием между элементами, амплитудой возбуждения и фазой массива и не зависит от конкретной формы элементов. То есть, составная диаграмма общего направления D( θ , φ ) = F( θ , φ ) · АФ( θ , φ ). А...

Что такое Антенна ? Ан антенна это устройство, используемое для передавать и принимать радиоволны . Это ключевой компонент в системах беспроводной связи, способный преобразовывать высокочастотные электрические токи (которые текут по линиям электропередачи) в электромагнитные волны (которые распространяются в свободном пространстве), и наоборот. Антенны широко используются в радиовещание, телевидение, мобильная связь, спутниковая связь , радиолокационные системы и во многих других областях. В частности, функции антенны включают в себя: Излучение электромагнитных волн: На передающей стороне антенна преобразует высокочастотную электрическую энергию, генерируемую электронным оборудованием, в радиоволны и излучает их в окружающее пространство для передачи на большие расстояния. Прием электромагнитных волн: На приёмной стороне антенна улавливает радиоволны из космоса и преобразует их в высокочастотные электрические токи. Эти сигналы затем могут быть обработаны, например, демодулированы, усилены и декодированы, для восстановления исходной информации или данных. Преобразование энергии: Антенна действует как среда для преобразование энергии , эффективно передающая энергию между направленными волнами (в линиях передачи) и волнами в свободном пространстве (радиоволнами). Направленность и поляризация: Многие антенны имеют специфические направленность и поляризация характеристики. Направленность относится к способности антенны излучать или принимать энергию более эффективно в определенных направлениях, чем в других. Поляризация описывает ориентацию электрического поля радиоволн, излучаемых или принимаемых антенной. Эти свойства помогают оптимизировать качество связи, снизить помехи и увеличить дальность связи. Согласование импеданса: Чтобы обеспечить минимальное отражение сигнала и потерю энергии при передаче, антенна должна быть согласованный по импедансу с линией передачи (фидерной линией). Это означает, что входное сопротивление антенны должно соответствовать волновому сопротивлению линии для обеспечения эффективной передачи мощности. Улучшение сигнала и покрытие: В некоторых системах антенны используются для усилить сигнал или расширить покрытие . Например: В базовые станции мобильной связи Антенны с высоким коэффициентом усиления позволяют расширить зону покрытия сигнала. В спутниковая связь , направленные и высокоэффективные антенны улучшают качество и надежность приема сигнала....

Почему необходимо согласование импеданса WWW.WHWIRELESS.COM Расчетное время чтения: 15 минут. Самая большая разница между радиочастота (РЧ) и аппаратное обеспечение основаны на согласовании импеданса, а причиной согласования импеданса является передача электромагнитных полей. Как мы все знаем, электромагнитное поле – это взаимодействие электрического и магнитного полей. Потери в среде передачи возникают из-за того, что электрическое поле вызывает колебания при воздействии на электроны. Чем выше частота Чем больше циклов электромагнитных волн в линии передачи одинаковой длины и чем выше частота изменения тока, тем выше тепловые потери, возникающие при колебаниях, что приводит к увеличению потерь в линии передачи. На низких частотах, поскольку длина волны значительно больше длины линии передачи, напряжение и ток на линии передачи в цепи остаются практически неизменными, поэтому потери в линии передачи очень малы. Между тем, если во время выхода волны происходит отражение, суперпозиция отраженной волны с исходной входной волной может привести к снижению качества сигнала, а также снизить эффективность передача сигнала . Независимо от того, работаете ли вы над оборудованием или РЧ-системы , цель состоит в том, чтобы достичь лучшего передача сигнала , и никто не хочет, чтобы энергия терялась в цепи. Когда сопротивление нагрузки равно внутреннему сопротивлению источника сигнала, нагрузка может получить максимальную выходную мощность. Это часто называют согласованием импеданса. Важно отметить, что сопряженное согласование обеспечивает максимальную передачу мощности. Согласно формуле коэффициента отражения напряжения \( \Gamma = \frac{Z_L - Z_0}{Z_L + Z_0} \), \( \Gamma \) в этот момент времени не равно 0, что означает наличие отражения напряжения. При согласовании без искажений импедансы полностью равны, поэтому отражение напряжения отсутствует. Однако мощность нагрузки в этом случае не максимальна. Возвратные потери (RL) = \( -20\log|\Gamma| \) Коэффициент стоячей волны напряжения (КСВН) = \( \frac{1 + |\Gamma|}{1 - |\Gamma|} \) Соотношение между коэффициентом стоячей волны и эффективность передачи показано в таблице ниже: Согласование импеданса — довольно трудоёмкий процесс расчётов. К счастью, у нас есть диаграмма Смита — незаменимый инструмент для согласования импеданса. Диаграмма Смита представляет собой диаграмму, состоящую из множества пересекающихся окружностей. При правильном использовании она позволяет получить согласованное сопротивление, казалось бы, сложной системы без каких-либо вычислений. Всё, что нам нужно сделать, — это считывать и отслеживать данные вдоль окружностей. ## Метод диаграммы Смита 1. После подключения последовательного конденсаторного компонента точка импеданса перемещается против часовой стрелки по окружности постоянного сопротивления, на которой она находится. 2. После подключения шунтирующего конденсаторного компонента точка импеданса перемещается по часовой стрелке вдоль окружности постоянной проводимости, на которой он...