точная сборка PCB, высокочастотная PCB, высокоскоростная PCB, стандартная PCB, многослойная PCB и PCBA.
Самая надежная фабрика по обслуживанию печатных плат и печатных плат.
СВЧ технология
Базовые знания о Wi-Fi антенне
СВЧ технология
Базовые знания о Wi-Fi антенне

Базовые знания о Wi-Fi антенне

2021-12-31
View:426
Author:pcb

1. Антенна

1.1 Функции и положение антенны

Выходная мощность радиочастотного сигнала радиопередатчика передается на антенну через фидерную линию (кабель), которая излучается антенной в форме электромагнитного сигнала.Когда электромагнитная волна достигает места приема, за ней следует антенна ( который получает лишь небольшую часть мощности) и подается на радиоприемник. Очевидно, что антенна является важным радиоустройством для передачи и приема электромагнитных волн. Без антенны не было бы радиосвязи. Существует много видов антенн для различных целей. частоты, разное назначение, разные случаи, разные требования и так далее.Для многих видов антенн необходимо их соответствующим образом классифицировать: их можно разделить на антенны связи, телевизионные антенны, радиолокационные антенны и т. д. Она может быть разделена. на основе волн, ультракоротковолновая антенна, микроволновая антенна и т. д. Ее можно разделить на всенаправленную антенну, направленную антенну, и т. д. Его можно разделить на линейную антенну, планарную антенну и т. д. И т. д.


* электромагнитное излучение

при переменном токе проводника может происходить излучение электромагнитных волн.Способность излучения зависит от длины и формы проводника.Как показано на рис.1.1а, если два провода близки, электрическое поле связано между ними и излучением , является слабым Открыть два провода, как показано на рис. L Когда доходят волны, ток в проводе значительно увеличивается, вызывая сильное излучение.

Radiation from electromagnetic waves

1.2 Симметричный осциллятор

Симметричный осциллятор — это классическая антенна, которая до сих пор использовалась наиболее широко.Одиночный полуволновой симметричный осциллятор можно просто использовать отдельно или в качестве облучателя для параболической антенны. Осциллятор с длиной одной четверти и полной длиной половины длины волны на плечо называется полуволновым симметричным осциллятором. Эта узкая прямоугольная рамка называется складной генератор Обратите внимание, что длина сложенного осциллятора также составляет половину длины волны, так это называется полуволновой складывающийся генератор См. рисунок 1.2b.

Symmetric Oscillator


1.3 обсуждение направленности антенны

1.3.1 направленность антенны


Одной из основных функций передающей антенны является излучение энергии, полученной от фидера, в окружающее пространство Вертикально расположенный полуволновой симметричный генератор имеет плоскую трехмерную форму в форме бублика. осцилляторный паттерн (рис. 1.3.1 а).Хотя трехмерный паттерн имеет ярко выраженный трехмерный смысл, его трудно рисовать. На рис. 1.3.1б и 1.3.1 С показаны его две основные плоские паттерны. 1.3.1 B, излучение равно нулю в осевом направлении вибратора, направленное вверх увеличивает нагрузку на уровень Как показано на диаграмме 1.3.1 C, горизонтальное излучение во всех направлениях одинаково.

antenna directivity

1.3.2 усиление направленности антенны

несколько симметричных генераторных массивов могут контролировать излучение, создавать "плоские бублики", и дальше концентрировать сигнал в горизонтальном направлении.

Ниже приводятся пространственные и вертикальные плоские рисунки, расположенные по вертикали в четырех полуволновых генераторах в вертикальной решетке кватернионов.

Antenna Directional Enhancement

Этот отражатель может также использоваться для управления энергией излучения в одном направлении, а плоский отражатель может быть размещен на одной стороне решетки для формирования антенны с секторным покрытием. Следующий Горизонтальный режим описывает роль отражателя, который отражает мощность на одной стороне и повышает коэффициент усиления.

усиление направления антенны

использование параболического отражателя позволяет антенному излучению сосредоточиться на небольшом пространственном углу, оптика как прожектор, resulting in a high gain. параболическая антенна состоит из двух основных элементов, само собой разумеется: параболический отражатель и источник излучения, расположенный на параболическом фокусе.


усиление антенны

Gain is the ratio of the power density of the signal generated by an actual antenna to an ideal radiation unit at the same point in space, только входная мощность равна. It quantitatively describes the degree to which an antenna concentrates input power. очевидно, the gain is closely related to the antenna pattern. сужение главного лепестка, the smaller the secondary lobe and the higher the gain. физическое значение усиления можно понять таким образом - сигнал определенного размера на определённом расстоянии, if an ideal undirected point source is used as the transmitting antenna, для этого требуется 100 W входной мощности, А когда в качестве передающей антенны используется антенна с коэффициентом усиления G = 13 dB = 20, only 100/потребность 20 = 5 Вт. In other words, усиление антенны, in terms of the radiation effect in its maximum radiation direction, умножить входную мощность на идеальный источник без направления.

усиление полуволнового симметричного генератора составляет G = 2,15 dBi.

Four half-wave symmetric oscillators are arranged up and down along the vertical line to form a vertical quaternion array with a gain of about G=8.15dBi (dBi is the unit that indicates that the comparison object is an ideal point source for uniform radiation in all directions).

If a half-wave symmetric oscillator is used as a comparison object, единица усиления - dbd.

The gain of a half-wave symmetric oscillator is G=0dBd (because it is a ratio of 1 to itself and a logarithm of zero). вертикальный четырехэлементный массив усиления.15-2.15 = 6 dBd.

1.3.4 ширина лепестка

Диаграммы направленности обычно имеют два или более клапанов, см. рисунок 1.3.4a, где угол между двумя точками с уменьшением интенсивности излучения на 3 дБ (половина плотность мощности) по обе стороны от направления максимального излучения основного клапана определяется как ширина лепестка (также известная как ширина луча или ширина главного лепестка или угол половинной мощности). тем лучше направленность и чем дальше дальность действия, тем помехоустойчивее.

есть также ширина лепестка, т.е. ширина лепестка 10db, которая по определению представляет собой угол между двумя точками в режиме снижения интенсивности излучения на 10 db (одна десятая часть снижения плотности мощности), как показано на рис. 1.3.4b.

Gain of antenna

1.3.5 соотношение

В схеме наибольшее соотношение между передними и задними лепестками означает соотношение между первыми и задними случаями лепестков, за первым как F / B. Чем больше отношение переднего к заднему, тем меньше обратное излучение (или прием) антенны. спереди и сзади проще, чем у F/B-----


F / B = 10 Lg {(плотность мощности в прямом направлении)/(плотность мощности в обратном направлении)}


Типичные значения для антенн с отношением антенны вперед-назад F/B составляют (18 ~ 30) дБ, а в особых случаях (35 ~ 40) дБ.

соотношение

1.3.приближенный вычисление усиления антенны

1) ширина главного лепестка меньше, усиление выше. для обычной антенны, можно оценить усиление следующим образом:

G(dBi) = 10 Lg {32000 /(2) θ 3dB, E * (2) 3db, H)}

Formula, 2 θ 3dB, [Подлинный текст на английском языке], H are the lobe widths of the antenna on the two main planes, по отдельности.

32000 is statistical empirical data.

2) для параболической антенны, можно использовать следующие формулы, приближенные к вычислению усиления:

G(dB i) =10 Lg {4.5 * (D/ λ 0)2}

диаметр параболы в форме D;

λ 0 is the center wavelength;

4.5 статистические данные.

3) For vertical omnidirectional antennas, there is an approximate formula

G(dBi) = 10 Lg {2 L / λ 0}

L is the length of the antenna.

λ 0 is the center wavelength;

1.3.7 Superior Side Valve Inhibition

For a base station antenna, it is often required that the first side lobe above the main lobe be be be as weak as possible in its vertical (i.e., pitch) pattern. Это называется подавление боковых лепестков. The base station serves mobile phone users on the ground, А излучение в небе бессмысленно.

Superior Side Valve Inhibition

наклон антенны вниз

In order for the main lobe to point to the ground, во время установки антенны необходимо надлежащим образом наклонить вниз.


поляризация антенны

The antenna radiates electromagnetic waves into the surrounding space. электромагнитные волны состоят из электрического поля и магнитного поля.. It is stipulated that the direction of the electric field is the direction of the antenna polarization. The antenna used in general is unipolar. The following illustration illustrates two basic unipolarizations: vertical polarization, which is the most common one; Horizontal polarization - also to be used.

На рисунке ниже показаны два других однополярных типа: + 45 и - 45, которые используются только в особых случаях. В результате сложения вертикально - поляризованной антенны с горизонтально - поляризованной антенной или сочетания поляризованной антенны + 45 с поляризованной антенной - 45°C образуется новая антенна - биполярная антенна.


Polarization of antenna

На следующем рисунке показаны две антенны с одинарной поляризацией, смонтированные вместе и образующие пару антенн с двойной поляризацией.Обратите внимание, что антенна с двойной поляризацией имеет два разъема.


Биполярная антенна излучает (или принимает) волны с двумя поляризациями, которые ортогональны (вертикальны) друг другу в пространстве.

Bipolar antenna

1.4.2 Поляризационная потеря


Волна вертикальной поляризации принимается антенной с характеристикой вертикальной поляризации, горизонтальной -. круглая поляризованная антенна левой руки.


Когда направление поляризации входящей волны не совпадает с направлением поляризации приемной антенны, наблюдается поляризационное ослабление, например, когда вертикально или горизонтально поляризованная волна принимается антенной с поляризацией +45 градусов, или когда Антенна с поляризацией +45 градусов Волна с поляризацией +45 градусов или -45 градусов принимается антенной с вертикальной поляризацией, происходит потеря поляризации Когда антенна с круговой поляризацией принимает любую волну с линейной поляризацией или антенна с линейной поляризацией принимает любую волну с круговой поляризацией, и так далее.


Когда направление поляризации приемной антенны полностью ортогонально направлению поляризации входящей волны, например, когда приемная антенна с горизонтальной поляризацией принимает входящую волну с вертикальной поляризацией, или когда получающая антенна с правой круговой поляризацией получает падающую волну с левой круговой поляризации, энергии антенны, не получающей падающих волн.В этом случае происходит поглощение на поляризацию, которое называют поляризационной полной изоляцией.


1.4.3 поляризационная изоляция


Полная поляризационная изоляция без идеала Сигналы, подаваемые на одну поляризованную антенну, всегда появляются немного в другой поляризованной антенне, например, в биполярной антенне, показанной на рисунке ниже, входная вертикальная поляризованная антенна имеет мощность 10 Вт, выходная мощность го поляризованной антенны составляет 10 МВт.

поляризационная изоляция

1.5 input impedance Zin of antenna

определение: передаточное напряжение сигнала к току сигнала на входе антенны называется входным сопротивлением антенны. входное сопротивление имеет компонент сопротивления RIN и элемент сопротивления Xin, т.е. Zin = RIN + J Xin. наличие компонента реактивности уменьшает мощность сигнала, получаемого антенной из фидера. Поэтому компоненты реактивного сопротивления должны быть как можно более нулевыми, т.е. На самом деле, даже если антенна хорошо сконструирована и отлажена, входное сопротивление всегда содержит небольшую составляющую реактивного сопротивления.

входное сопротивление связано со структурой, size and working wavelength of the antenna. The half wave symmetrical oscillator is the most important basic antenna, and its input impedance is Zin = 73.1 + j42.5 (Ω). When the length of the antenna is shortened by (3 ~ 5)%, можно устранить составляющие реактивного сопротивления, входное сопротивление антенны чистое сопротивление. At this time, the input impedance is Zin = 73.1 (Ω), (nominal 75 (все защищено)). Note that strictly speaking, входной импеданс чисто резисторной антенны применим только к точечной частоте.

между прочим, входное сопротивление полуволнового упрощенного генератора в четыре раза превышает полуволновой симметричный генератор, т.е.

Interestingly, Любая антенна, Люди всегда могут регулировать сопротивление антенны, чтобы входное сопротивление было очень небольшим, а реальная часть очень близко к 50°в пределах требуемой рабочей частоты, so that the input impedance of the antenna is Zin = Rin = 50 Ω - which is necessary for the antenna to be in good impedance matching with the feeder.

1.6 operating frequency range of antenna (bandwidth)

Whether transmitting antenna or receiving antenna, they always work within a certain frequency range (bandwidth). The bandwidth of antenna has two different definitions------

One refers to the working bandwidth of the antenna when the standing wave ratio SWR ≤ 1.5;

одно означает, что усиление антенны уменьшает ширину полосы частот в диапазоне 3 дБ.

в мобильной системе связи, it is usually defined according to the former one. Specifically, the bandwidth of the antenna is the working frequency range of the antenna when the standing wave ratio SWR of the antenna does not exceed 1.5.

в целом, свойства каждой частотной точки антенны в ширину рабочей полосы частот различны, но такие различия приводят к снижению производительности приемлемо.

1.7 base station antenna, repeater antenna and indoor antenna commonly used in mobile communication

плоская антенна

Whether GSM or CDMA, plate antenna is the most widely used and very important base station antenna. антенна имеет преимущество с высоким коэффициентом усиления, good sector pattern, small back lobe, convenient depression angle control of vertical pattern, герметичность надежная, долговечность.

Plate antenna is also often used as the user antenna of repeater. в пределах действия, the corresponding antenna model should be selected.

1.7.1 formation of high gain of plate antenna

A. размещение нескольких полуволновых генераторов в вертикально расположенные линейные решетки

formation of high gain of plate antenna

Добавление отражателей на одной стороне линейной решетки (например, вертикальная решетка двух полуволновых генераторов с отражательными пластинами)

 high gain of plate antenna

C. для увеличения усиления плоской антенны, eight half wave oscillator arrays can be further used

As pointed out earlier, усиление четырех полуволновых генераторов в вертикальной линейной решетке около 8dBi; четырехэлементная линейная матрица с отражателем, То есть, a conventional plate antenna, has a gain of about 14 ~ 17 DBI.

An eight element linear array with a reflector on one side, i.e. an extended plate antenna, коэффициент усиления около 16 ~ 19dBi. It goes without saying that the length of the extended plate antenna is twice that of the conventional plate antenna, Максимум 2.4 м.

1.7.2 high gain grid parabolic antenna

с точки зрения соотношения производительности и цены, антенна - донор прямой станции обычно использует параболическую решётку. так как параболическая маска имеет хороший фокусирующий эффект, параболическая антенна обладает большой способностью собирать. для параболической антенны решетки диаметром 1,5 м, ее усиление в 900 мегачастотах может достигать g = 20dbi. это особенно относится к точечной связи. например, она часто используется в качестве донора ретранслятора.

параболическая структура с сеткой, one is to reduce the weight of the antenna, Во - вторых, уменьшить сопротивление ветра.

Paraboloid antenna can generally give a front to back ratio of no less than 30 dB, Это технический показатель защиты от самовозбуждения приемной антенны.

1.7.3 Yagi directional antenna

Yagi directional antenna has the advantages of high gain, легкая конструкция, convenient erection and low price. поэтому, it is particularly suitable for point-to-point communication. например, it is the preferred antenna type for outdoor receiving antenna of indoor distribution system.

Чем больше единиц антенны, тем выше ее усиление. обычно используется восьмиугольная антенна с модулями 6 - 12, коэффициент усиления может достигать 10 - 15dbi.

1.7.4 indoor ceiling antenna

интерьерный потолочный антенна должна иметь хорошую конструкцию, внешнюю красоту, удобное расположение.

В настоящее время на рынке видны различные формы и цвета встроенных потолочных антенн, но их внутренняя сердцевина закупается и изготавливается почти одинаково. Хотя внутренняя структура этой потолочной антенны невелика, она, опираясь на теорию широкополосной антенны, отлаживается с помощью компьютерных конструкций и сетевых анализаторов, что вполне удовлетворяет требованиям, предъявляемым к габаритам в широком диапазоне рабочих частот. В соответствии с национальными стандартами показатель присутствия антенны в диапазоне частот составляет VSWR - 2. Конечно, лучше всего напряжение в волновой системе до 1.5. между прочим, антенна в закрытом потолке представляет собой низкообогащающую антенну, обычно g = 2 DBI.

1.7.встроенная настенная антенна

интерьерная настенная антенна должна также иметь хорошую конструкцию, красивый внешний вид, удобство монтажа и другие преимущества.

теперь, the indoor wall mounted antenna seen in the market has many shapes and colors, но их ядра закупаются и изготавливаются почти одинаково. The internal structure of the wall mounted antenna belongs to an air dielectric microstrip antenna. Благодаря вспомогательной конструкции ширина антенны, computer-aided design and debugging with network analyzer, Он лучше отвечает требованиям широкополосной работы. Кстати говоря, встроенная настенная антенна имеет некоторое усиление, about g = 7 DBI.

Some basic concepts of radio wave propagation

At present, the frequency bands used in GSM and CDMA mobile communications are:

GSM:890 - 960 MHz, 1710 - 1880 МГц

CDMA: 806 - 896 MHz

диапазон частот 806 - 960 МГц охватывает ультракороткие волны; диапазон частот 1710 - 1880mhz относится к диапазону микроволн.

характеристики распространения радиоволн на различных частотах или длинах волн не одинаковы, а то и далеки.

2.1 free space communication distance equation

Set the transmitting power as Pt, Если приемная мощность равна PR, то коэффициент усиления передающей антенны составляет GT, а рабочая частота - f, усиление приемной антенны до GR, and the distance between the receiving and transmitting antennas is r, then the radio wave loss l0 during the propagation of the radio wave without environmental interference has the following expression:

L0 (dB) = 10 Lg( PT / PR )

= 32.45 + 20 Lg f ( MHz ) + 20 Lg R ( km ) - GT (dB) - GR (dB)

[example] set: Pt = 10 W = 40dbmw; GR = GT = 7 (dBi) ;  f = 1910MHz

вопрос: когда r = 500 метров, PR =?

Answer: (1) calculation of l0 (DB)

L0 (децибел) = 32,45 + 20 Lg 1910 (МГц) + 20 Lg 0.5 (километр) - GR (децибел) - GT (децибел)

= 32.45 + 65.62 - 6 - 7 - 7 = 78.07 (dB)

(2) Calculation of PR

PR = PT / ( 10 7.807 ) = 10 ( W ) / ( 10 7.807 ) = 1 (  Î¼ W ) / ( 10 0.807 )

= 1 (четверть W) / 6.412 = 0.156 (ХХ W) = 156 (m)

Incidentally, when the 1.9GHZ радиоволны проникают в кирпичную стену, it loses about (10 ~ 15) dB

2.2 propagation sight distance of ultrashort wave and microwave

2.2.1 limit direct viewing distance

ультракороткие волны, especially microwave, частота высокая, длина волны короткая, and its surface wave decays rapidly. поэтому, it can not rely on surface wave for long-distance propagation. Ultrashort wave, especially microwave, распространение главным образом через космические волны. In short, пространственная волна распространяется по прямой в пространстве. очевидно, от кривизны земли, дальность прямой видимости Rmax для распространения пространственной волны ограничена. The area within the farthest direct viewing distance is traditionally called lighting area; The area beyond the limit direct viewing distance Rmax is called the shadow area. Само собой разумеется, when using ultrashort wave and microwave for communication, приемная точка должна располагаться в пределах предельного расстояния прямой видимости передающей антенны Rmax. под влиянием радиуса кривизны земли, the relationship between the limit direct viewing distance Rmax and the height HT and HR of transmitting antenna and receiving antenna is: Rmax = 3.57 {√ HT (m) + √ HR (m)} (km)

связь с людскими ресурсами

Considering the refraction of radio waves by the atmosphere, the limit direct viewing distance should be corrected to

Rmax = 4.12 {HT (m) + HR (m)} (km)

Потому что частота электромагнитных волн намного ниже частоты световых волн, the effective direct viewing distance re of radio wave propagation is about 70% of the limit direct viewing distance Rmax, i.e. Re = 0.7 Rmax

For example, Если HT и HR соответственно 49 и 1 м.7 m respectively, полезная дальность прямой видимости.

2.3 propagation characteristics of radio wave on plane ground

The radio wave directly emitted from the transmitting antenna to the receiving point is called direct wave; The radio wave directed to the ground emitted by the transmitting antenna is reflected by the ground and reaches the receiving point, which is called the reflected wave. Obviously, the signal at the receiving point should be the combination of direct wave and reflected wave. The synthesis of radio waves will not be simply algebraic addition like 1 + 1 = 2, and the synthesis results will vary with the difference of wave path between direct wave and reflected wave. нечётное кратное разности волн на полволны, the direct wave and reflected wave signals are added to form the maximum; When the wave path difference is a multiple of one wavelength, сводить к минимуму прямые и отраженные волны. It can be seen that the existence of ground reflection makes the spatial distribution of signal intensity very complex.

фактическое измерение показывает, что в пределах определенного расстояния, the signal strength will fluctuate with the increase of distance or antenna height; Beyond a certain distance RI, интенсивность сигнала будет увеличиваться с увеличением расстояния или снижением высоты антенны. Monotonic decline. теоретический расчёт даёт RI, высота антенны HT и HR:

RI = (4HT - HR) / L, L - длина волны.

It goes without saying that RI must be less than the limit viewing distance Rmax.

2.4 multipath propagation of radio waves

In the ultrashort wave and microwave band, the radio wave will also encounter obstacles (such as buildings, tall buildings or hills) to reflect the radio wave. поэтому, a variety of reflected waves (broadly speaking, ground reflected waves should also be included) arrive at the receiving antenna. Это явление называется мультиплексным распространением.

Due to multipath transmission, пространственное распределение интенсивности поля сигнала становится очень сложным и колеблющимся. In some places, усиление поля сигнала в некоторых местах, the signal field strength decreases; Also due to the influence of multipath transmission, направление поляризации радиоволн изменится. In addition, способность различных заграждений к отражению радиоволн различна. For example, железобетонная конструкция лучше отражает ультракороткие волны и микроволны, чем кирпичная стена. We should try our best to overcome the negative impact of multipath transmission effect, Вот почему люди часто используют технологию пространственного разделения или поляризационного разделения в коммуникационных сетях с высоким уровнем требований к качеству связи.

2.5 diffraction propagation of radio waves

When a large obstacle is encountered in the transmission path, распространение радиоволн вперед обойдет преграду. Это явление называется дифракцией радиоволн. Ultrashort wave and microwave have high frequency, короткие волны, слабая дифракционная способность. The signal intensity behind tall buildings is small, формирование так называемой "Тени". The degree to which the signal quality is affected is related not only to the height of the building, расстояние между приёмной антенной и зданием, частота. For example, there is a building with a height of 10 meters. за зданием на 200 метров, the received signal quality is hardly affected, но на 100 метров, the received signal field strength is significantly weaker than that without buildings. Как указано выше, the attenuation degree is also related to the signal frequency. радиочастотный сигнал для 216 ~ 223 МГц, the received signal field strength is 16 dB lower than that without buildings, радиочастотный сигнал 670 МГц, the received signal field strength is 20 dB lower than that without buildings If the height of the building increases to 50m, напряженность поля при приёме сигналов будет влиять и уменьшаться в пределах 1000 метров от здания. That is, повышение частоты, the higher the building, прием антенны ближе к зданию, the greater the impact on the signal strength and communication quality; напротив, чем ниже частота, the shorter the building, прием антенны от здания, and the smaller the impact.

поэтому, when selecting the base station site and erecting the antenna, Мы должны учитывать возможные негативные последствия дифракционного распространения и факторы, влияющие на его распространение.

3 some basic concepts of transmission line

The cable connecting the antenna and the transmitter output (or receiver input) is called a transmission line or feeder. главная задача линии передачи - эффективная передача энергии сигнала. поэтому, Он должен быть способен передавать передаваемую передатчиком мощность сигнала на входную часть передающей антенны с минимальными потерями, or the signal received by the antenna to the input of the receiver with the minimum loss. одновременно, Он не должен собирать и создавать помехи. Therefore, обязательная защита линии передачи.

Incidentally, Если физическая длина линии передачи равна или превышает длину волны передаваемого сигнала, the transmission line is also called a long line.

3.1 типы линий электропередач

сверхкороткие диапазоны частот, как правило, две линии передачи: параллельные двухпроводные линии передачи и коаксиальные кабели передачи; линия передачи СВЧ - диапазона включает коаксиальный кабель, waveguide and microstrip. параллельная двухпроводная линия передачи состоит из двух параллельных проводов. It is a symmetrical or balanced transmission line. Этот фидер имеет большие потери и не может использоваться в диапазоне частот UHF. The two conductors of coaxial cable transmission line are core wire and shielded copper net respectively. из - за заземления медной сетки два проводника асимметричны по отношению к земле, it is called asymmetric or unbalanced transmission line. ширина рабочей частоты коаксиального кабеля, малый износ, which can shield electrostatic coupling, Но она не может влиять на магнитное поле. When using, не работайте параллельно с линией сильного тока, низкочастотная сигнальная линия.

3.2 characteristic impedance of transmission line

The ratio of voltage to current on an infinite transmission line is defined as the characteristic impedance of the transmission line, в знак. The calculation formula of characteristic impedance of coaxial cable is

евро.

где находится?, D is the inner diameter of copper mesh of outer conductor of coaxial cable; D is the outer diameter of coaxial cable core;

ε R is the relative dielectric constant of the insulating medium between conductors.

обычно Z0 = 50 ом, but also Z0 = 75 ohms.

Из приведенной выше формулы нетрудно сделать вывод о том, что характерные импеданцы фидера связаны только с диэлектрической проницаемостью диэлектрика между диаметром проводника D и D и между проводником, а не с длиной фидера, рабочей частотой и сопротивлением нагрузки, связывающим зажим фидера.

3.3 attenuation coefficient of feeder

при передаче сигнала в фидер не только потери сопротивления проводника, но и диэлектрические потери изоляционного материала. Эти потери увеличиваются по мере увеличения длины фидера и частоты его работы. Поэтому длина фидера должна быть как можно короче.

коэффициент затухания потеря для вычисления длины ячейки, используемой для представления в виде дБ / M (dB / M), единица технической спецификации кабеля в основном db / 100 m (dB / 100M)

Let the power input to the feeder be P1, the power output from the feeder with length L (m) be P2, and the transmission loss TL can be expressed as:

TL = 10  * Lg ( P1 /P2 ) ( dB )

коэффициент затухания

β =  TL / L ( dB / m )

For example, Nokia 7 / 8-inch low consumption cable has an attenuation coefficient of 900 MHz β=  4.децибел / 100 m, также можно писать = 3 db / 73 m, that is, the signal power with a frequency of 900 MHz is half less when passing through a 73 m long cable.

обычный невысокий кабель, for example, когда syv - 9 - 50 - 1900mhz, the attenuation coefficient is β =  20.децибел / 100 m, также можно писать = 3db / 15 м, that is, сигнальная мощность на частоте 900мгц уменьшит вдвое на 15 м кабеля!

3.4 понятие согласования

What is matching? Короче говоря, when the load impedance ZL connected to the feeder terminal is equal to the feeder characteristic impedance Z0, it is called that the feeder terminal is matched and connected. During matching, there is only incident wave transmitted to the terminal load on the feeder, but no reflected wave generated by the terminal load. Therefore, когда антенна используется в качестве конечной нагрузки, matching can ensure that the antenna can obtain all signal power. Как показано на диаграмме ниже, when the antenna impedance is 50 Ω, Это соответствует 50 - ти килобайтам © кабелю, while when the antenna impedance is 80 Ω, Он не совпадает с 50 - летним кабелем © кабель.

If the diameter of the antenna oscillator is large, входное сопротивление антенны изменяется незначительно с частотой, which is easy to match with the feeder. At this time, the working frequency range of the antenna is wide. On the contrary, it is narrower.

In practice, the input impedance of the antenna will also be affected by the surrounding objects. для правильного согласования фидера и антенны, при установке антенны необходимо также надлежащим образом скорректировать локальную структуру антенны или установить комплектующие устройства по измерению.

Matching concept

3.5 reflection loss

Как отмечалось выше, когда фидер совпадает с антенной, на фидере не отражаются волны, а только падающие волны, т.е. при этом амплитуда напряжения на фидере равна величине тока, а сопротивление любой точки на фидере равно его характеристическому сопротивлению.

When the antenna and the feeder do not match, that is, when the antenna impedance is not equal to the characteristic impedance of the feeder, нагрузка может поглощать только часть высокочастотной энергии, передаваемую на фидер, but not all, несрабатываемая часть энергии возвращается обратно к образованию отраженных волн.

For example, in the right figure, Потому что сопротивление антенны и фидера различно, one is 75 ohms and the other is 50 ohms, несовпадение импедансов, and the result is

reflection loss

3.6 VSWR

In the case of mismatch, there are both incident wave and reflected wave on the feeder. Where the phases of the incident wave and the reflected wave are the same, the voltage amplitude is added to the maximum voltage amplitude Vmax to form the antinode; Where the phases of the incident wave and the reflected wave are opposite, the voltage amplitude is subtracted to the minimum voltage amplitude Vmin to form a wave node. The amplitude values of other points are between antinodes and nodes. Эта результирующая волна называется стоячей волной бегущей волны.

отношение напряжений отражательной волны к амплитудному напряжению падающей волны называется коэффициент отражения, зарегистрированный как R

Reflected wave amplitude (ZL - Z0)

R =───── = ───────

Incident wave amplitude (ZL + Z0)

отношение напряжений брюшной полости к амплитуде узлового напряжения называется коэффициент стоячей волны, известный также как коэффициент напряжения - стоячей волны, зарегистрированный как VSWR

Antinode voltage amplitude Vmax (1 + R)

коэффициент стоячей волны напряжения

Node voltage radian Vmin (1 - R)

конечный нагрузочный импеданс ZL чем ближе к характеристическому сопротивлению Z0, тем меньше коэффициент отражения r, тем ближе к VSWR, тем лучше соответствие.

3.7 балансировочное устройство

Signal source or load or transmission line can be divided into balanced and unbalanced according to their relationship to ground.

Если напряжение между двумя концами и землей одинаково и полярно, то называется сбалансированным источником сигнала, в противном случае - источником несбалансированного сигнала; Если напряжение между двумя концами нагрузки и поверхностью земли является равным и полярным, то называется равновесной нагрузкой, в противном случае именуемой несбалансированной нагрузкой; Если линия передачи имеет такое же сопротивление между двумя проводниками и землей, то называется равновесная линия передачи, иначе называют несбалансированной линией передачи.

Coaxial cable shall be used to connect the unbalanced signal source and unbalanced load, соединение по параллельным двухпроводным линиям между источником сбалансированных сигналов и балансирной нагрузкой, so as to effectively transmit signal power, otherwise their balance or imbalance will be damaged and cannot work normally. If the unbalanced transmission line is to be connected with the balanced load, как правило, устанавливается "баланс - дисбаланс" между производителями зерна, which is generally called the balanced converter.

3.7.1 half wavelength balanced converter

Also known as "U" tube balanced converter, it is used for the connection between unbalanced feeder coaxial cable and balanced load half wave symmetrical vibrator. балансировочный преобразователь с u - образными трубками также обладает функцией преобразования сопротивления 1: 4. The characteristic impedance of coaxial cable used in mobile communication system is usually 50 Ω. Therefore, in Yagi antenna, уменьшение полуволнового генератора, используемого для выравнивания его импеданса примерно до 200 отключений, so as to finally match the impedance of 50 Ω coaxial cable of main feeder.

волновой балансир

3.7.2 дисбаланс баланса четверти длины волны.


Сбалансированное несимметричное преобразование между симметричным входным портом антенны и несимметричным выходным портом коаксиального фидера осуществляется с использованием свойства, заключающегося в том, что терминал длинной и короткой линии передачи в четверть волны представляет собой высокочастотный разомкнутый контур.

 quarter wavelength balance unbalance

продукты PCB для антенны, please click: антенна PCB