Një antenë është një pajisje që shërben si një ndërfaqe ndërmjet një qarku elektrik dhe hapësirës, e krijuar për të transmetuar dhe marrë valë elektromagnetike në një gamë të caktuar frekuence në përputhje me madhësinë dhe formën e saj. Është prej metali, kryesisht bakri ose alumini, antenat transmetuese mund të shndërrojnë rrymën elektrike në rrezatim elektromagnetik dhe anasjelltas. Çdo pajisje me valë përmban të paktën një antenë.
Valët radio të rrjetit pa tela
Kur lind nevoja për komunikim me valë, nevojitet një antenë. Ai ka aftësinë për të dërguar ose marrë valë elektromagnetike për të komunikuar aty ku nuk mund të instalohet një sistem me tela.
Antena është elementi kryesor i kësaj teknologjie me valë. Valët e radios krijohen lehtësisht dhe përdoren gjerësisht si për komunikimet e brendshme ashtu edhe ato të jashtme për shkak të aftësisë së tyre për të kaluar nëpër ndërtesa dhe për të udhëtuar në distanca të gjata.
Karakteristikat kryesore të antenave transmetuese:
- Për shkak se transmetimi i radios është i gjithanshëm, nevoja për përputhje fizikekërkohet transmetuesi dhe marrësi.
- Frekuenca e valëve të radios përcakton shumë karakteristika të transmetimit.
- Në frekuenca të ulëta, valët mund të kalojnë lehtësisht përmes pengesave. Megjithatë, fuqia e tyre bie me katrorin e anasjelltë të distancës.
- Valët me frekuencë të lartë kanë më shumë gjasa të përthithen dhe të reflektohen në pengesa. Për shkak të gamës së gjatë të transmetimit të valëve të radios, ndërhyrja ndërmjet transmetimeve është një problem.
- Në brezat VLF, LF dhe MF, përhapja e valës, e quajtur gjithashtu valë tokësore, ndjek lakimin e Tokës.
- Shpejtësia maksimale e transmetimit të këtyre valëve është në rendin e disa qindra kilometrave.
- Antenat transmetuese përdoren për transmetime me gjerësi të ulët brezi si transmetimet e modulimit të amplitudës (AM).
- Transmetimet e brezit HF dhe VHF absorbohen nga atmosfera pranë sipërfaqes së Tokës. Megjithatë, një pjesë e rrezatimit, e quajtur valë qiellore, përhapet nga jashtë dhe lart drejt jonosferës në atmosferën e sipërme. Jonosfera përmban grimca të jonizuara të formuara nga rrezatimi i Diellit. Këto grimca jonizuese reflektojnë valët e qiellit përsëri në Tokë.
Përhapja e valës
- Përhapja e vijës së shikimit. Ndër të gjitha metodat e shpërndarjes, kjo është më e zakonshme. Vala përshkon distancën minimale që mund të shihet me sy të lirë. Tjetra, duhet të përdorni transmetuesin e amplifikatorit për të rritur sinjalin dhe për ta transmetuar përsëri. Një përhapje e tillë nuk do të jetë e qetë nëse ka ndonjë pengesë në rrugën e transmetimit të tij. Ky transmetim përdoret për transmetime infra të kuqe ose me mikrovalë.
- Përhapja e valëve tokësore nga një antenë transmetuese. Përhapja e valës në tokë ndodh përgjatë konturit të Tokës. Një valë e tillë quhet valë e drejtpërdrejtë. Vala ndonjëherë përkulet për shkak të fushës magnetike të Tokës dhe godet marrësin. Një valë e tillë mund të quhet valë e reflektuar.
- Një valë që përhapet nëpër atmosferën e tokës njihet si vala e tokës. Vala direkte dhe vala e reflektuar së bashku japin një sinjal në stacionin marrës. Kur vala arrin marrësin, vonesa ndalon. Përveç kësaj, sinjali filtrohet për të shmangur shtrembërimin dhe amplifikimin për dalje të qartë. Valët transmetohen nga një vend dhe ku merren nga shumë antena transmetuese.
Sistemi i koordinatave të matjes së antenës
Kur shikon modelet e sheshta, përdoruesi do të ballafaqohet me tregues të azimutit të planit dhe lartësisë së planit të modelit. Termi azimut zakonisht shfaqet në lidhje me "horizont" ose "horizontal", ndërsa termi "lartësi" zakonisht i referohet "vertikal". Në figurë, rrafshi xy është rrafshi i azimutit.
Modeli i planit azimutal matet kur bëhet një matje duke lëvizur të gjithë rrafshin xy rreth antenës së marrësit në provë. Një plan ngritjeje është një rrafsh ortogonal me rrafshin xy, siç është rrafshi yz. Plani i lartësisë udhëton të gjithë planin yz rreth antenës në provë.
Mostrat (azimutet dhe lartësitë) shfaqen shpesh si parcela në polarekoordinatat. Kjo i jep përdoruesit mundësinë për të vizualizuar lehtësisht se si antena rrezaton në të gjitha drejtimet, sikur të ishte tashmë "e drejtuar" ose e montuar. Ndonjëherë është e dobishme të vizatohen modelet e rrezatimit në koordinatat karteziane, veçanërisht kur ka shumë lobe anësore në modele dhe ku nivelet e lobeve anësore janë të rëndësishme.
Karakteristikat themelore të komunikimit
Antenat janë përbërës thelbësorë të çdo qarku elektrik pasi ato sigurojnë ndërlidhjen midis një transmetuesi dhe hapësirës së lirë ose midis hapësirës së lirë dhe një marrësi. Përpara se të flisni për llojet e antenave, duhet të dini vetitë e tyre.
Array Antenash - Vendosja sistematike e antenave që punojnë së bashku. Antenat individuale në një grup janë zakonisht të të njëjtit lloj dhe të vendosura në afërsi, në një distancë të caktuar nga njëra-tjetra. Vargu ju lejon të rritni drejtimin, kontrollin e rrezeve kryesore të rrezatimit dhe të rrezeve anësore.
Të gjitha antenat janë fitim pasiv. Fitimi pasiv matet në dBi, i cili lidhet me një antenë teorike izotropike. Besohet se ai transmeton energji në mënyrë të barabartë në të gjitha drejtimet, por nuk ekziston në natyrë. Fitimi i një antene dipole ideale gjysmëvalore është 2,15 dBi.
EIRP, ose fuqia ekuivalente e rrezatuar izotropike e një antene transmetuese, është një masë e fuqisë maksimale që një antenë teorike izotropike do të rrezatonte në drejtimfitimi maksimal. EIRP merr parasysh humbjet nga linjat e energjisë elektrike dhe lidhësit dhe përfshin fitimin aktual. EIRP lejon që fuqia reale dhe fuqia e fushës të llogaritet nëse dihet fitimi aktual i transmetuesit dhe fuqia dalëse.
Fitimi i antenës në drejtime
Përkufizohet si raporti i fitimit të fuqisë në një drejtim të caktuar me fitimin e fuqisë së antenës së referencës në të njëjtin drejtim. Është praktikë standarde të përdoret një radiator izotropik si antenë referencë. Në këtë rast, një emetues izotropik do të jetë pa humbje, do të rrezatojë energjinë e tij në mënyrë të barabartë në të gjitha drejtimet. Kjo do të thotë që fitimi i një radiatori izotropik është G=1 (ose 0 dB). Është e zakonshme të përdoret njësia dBi (decibel në lidhje me një radiator izotropik) për fitim në raport me një radiator izotropik.
Fitimi, i shprehur në dBi, llogaritet duke përdorur formulën e mëposhtme: GdBi=10Regjistri (GNumerik / GISotropik)=10Regjistri (GNumerik).
Ndonjëherë një dipol teorik përdoret si referencë, kështu që njësia dBd (decibel në lidhje me dipolin) do të përdoret për të përshkruar fitimin në lidhje me dipolin. Ky bllok zakonisht përdoret kur bëhet fjalë për amplifikimin e antenave gjithëdrejtuese me fitim më të lartë. Në këtë rast, fitimi i tyre është më i lartë për 2.2 dBi. Pra, nëse antena ka një fitim prej 3 dBu, fitimi total do të jetë 5.2 dBi.
3 dB gjerësia e rrezes
Kjo gjerësi rreze (ose gjysmë e fuqisë së gjerësisë së rrezes) e antenës zakonisht specifikohet për secilin prej planeve kryesore. Gjerësia e rrezes 3 dB në çdo plan përcaktohet si këndi midis pikave kryesore të lobit që reduktohen nga fitimi maksimal me 3 dB. Gjerësia e rrezes 3 dB - këndi midis dy vijave blu në zonën polare. Në këtë shembull, gjerësia e rrezes 3 dB në këtë plan është rreth 37 gradë. Antenat me gjerësi rreze të gjerë zakonisht kanë fitim të ulët, ndërsa antenat me gjerësi rreze të ngushtë kanë fitim më të lartë.
Kështu, një antenë që drejton pjesën më të madhe të energjisë së saj në një rreze të ngushtë, në të paktën një plan, do të ketë një fitim më të lartë. Raporti para-prapa (F/B) përdoret si një masë e meritës që përpiqet të përshkruajë nivelin e rrezatimit nga pjesa e pasme e një antene të drejtuar. Në thelb, raporti para-prapa është raporti i fitimit të pikut në drejtimin përpara me fitimin 180 gradë pas pikut. Natyrisht, në një shkallë DB, raporti para-prapa është thjesht ndryshimi midis fitimit të pikut përpara dhe fitimit 180 gradë pas pikut.
Klasifikimi i antenave
Ka shumë lloje antenash për aplikime të ndryshme si komunikime, radar, matje, simulim të pulsit elektromagnetik (EMP), përputhshmëri elektromagnetike (EMC), etj. Disa prej tyre janë projektuar për të funksionuar në breza të ngushtë frekuencash, ndërsa të tjerëtprojektuar për të emetuar/marrë impulse kalimtare. Specifikimet e antenës transmetuese:
- Struktura fizike e antenës.
- Brezet e frekuencës.
- Modaliteti i aplikacionit.
Më poshtë janë llojet e antenave sipas strukturës fizike:
- tel;
- apertura;
- reflektues;
- lente antene;
- antena mikrostrip;
- antena masive.
Mëposhtëm janë llojet e antenave transmetuese në varësi të frekuencës së funksionimit:
- Frekuencë shumë e ulët (VLF).
- Frekuencë e ulët (LF).
- Frekuenca mesatare (MF).
- Frekuencë e lartë (HF).
- Frekuencë shumë e lartë (VHF).
- Frekuenca ultra e lartë (UHF).
- Frekuenca super e lartë (SHF).
- Valë me mikrovalë.
- valë radio.
Sa më poshtë janë antenat transmetuese dhe marrëse sipas mënyrave të aplikimit:
- Lidhja pikë-për-pikë.
- aplikacionet e transmetimit.
- Komunikimet me radar.
- Komunikimet satelitore.
Veçoritë e projektimit
Antenat transmetuese krijojnë rrezatim radiofrekuence që përhapet në hapësirë. Antenat marrëse kryejnë procesin e kundërt: ato marrin rrezatimin e frekuencës radio dhe e konvertojnë atë në sinjalet e dëshiruara, si zëri, imazhi në antenat transmetuese televizive dhe një telefon celular.
Lloji më i thjeshtë i antenës përbëhet nga dy shufra metalike dhe njihet si dipol. Një nga llojet më të zakonshme ështënjë antenë monopole e përbërë nga një shufër e vendosur vertikalisht në një dërrasë të madhe metalike që shërben si një plan tokëzues. Montimi në automjete është zakonisht një monopol dhe çatia metalike e automjetit shërben si tokë. Dizajni i antenës transmetuese, forma dhe madhësia e saj përcaktojnë frekuencën e funksionimit dhe karakteristikat e tjera të rrezatimit.
Një nga atributet e rëndësishme të një antene është drejtimi i saj. Në komunikimin midis dy objektivave fikse, si në komunikimin midis dy stacioneve fikse të transmetimit, ose në aplikacionet e radarit, kërkohet një antenë për të transmetuar drejtpërdrejt energjinë e transmetimit te marrësi. Në të kundërt, kur transmetuesi ose marrësi nuk është i palëvizshëm, si në komunikimet celulare, kërkohet një sistem jo-drejtues. Në raste të tilla, kërkohet një antenë gjithëdrejtuese që merr të gjitha frekuencat në mënyrë uniforme në të gjitha drejtimet e planit horizontal, dhe në planin vertikal rrezatimi është i pabarabartë dhe shumë i vogël, si një antenë transmetuese HF.
Burimet e transmetimit dhe marrjes
Transmetuesi është burimi kryesor i rrezatimit RF. Ky lloj përbëhet nga një përcjellës, intensiteti i të cilit luhatet me kalimin e kohës dhe e shndërron atë në rrezatim radiofrekuence që përhapet në hapësirë. Antenë marrëse - një pajisje për marrjen e frekuencave radio (RF). Kryen transmetimin e kundërt të kryer nga transmetuesi, merr rrezatimin RF, e shndërron atë në rryma elektrike në qarkun e antenës.
Stacionet e transmetimit televiziv dhe radio përdorin antena transmetuese për të transmetuar disa lloje sinjalesh që udhëtojnë nëpër ajër. Këto sinjale zbulohen nga antenat marrëse, të cilat i shndërrojnë në sinjale dhe merren nga një pajisje e përshtatshme si TV, radio, telefon celular.
Antenat marrëse të radios dhe televizionit janë krijuar për të marrë vetëm rrezatim radiofrekuence dhe nuk prodhojnë rrezatim radiofrekuence. Pajisjet e komunikimit celular, të tilla si stacionet bazë, përsëritësit dhe telefonat celularë, kanë antena të dedikuara transmetuese dhe marrëse që emetojnë energji radiofrekuence dhe u shërbejnë rrjeteve celulare në përputhje me teknologjitë e rrjeteve të komunikimit.
Dallimi midis antenës analoge dhe dixhitale:
- Antena analoge ka një fitim të ndryshueshëm dhe funksionon në intervalin 50 km për DVB-T. Sa më larg të jetë përdoruesi nga burimi i sinjalit, aq më i keq është sinjali.
- Për të marrë TV dixhital - përdoruesi merr ose një imazh të mirë ose një imazh fare. Nëse është larg burimit të sinjalit, nuk merr asnjë imazh.
- Antena dixhitale transmetuese ka filtra të integruar për të reduktuar zhurmën dhe për të përmirësuar cilësinë e figurës.
- Sinjali analog dërgohet drejtpërdrejt në televizor, ndërsa sinjali dixhital duhet të deshifrohet fillimisht. Kjo ju lejon të korrigjoni gabimet si dhe të dhëna si ngjeshja e sinjalit për më shumë veçori si Kanale Shtesë, EPG, TV me pagesë,lojëra interaktive, etj.
Transmetuesit dipolë
Antenat dipole janë lloji më i zakonshëm i gjithëdrejtimit dhe shpërndajnë energjinë e radiofrekuencës (RF) 360 gradë horizontalisht. Këto pajisje janë projektuar të jenë rezonante në gjysmën ose një të katërtën e gjatësisë valore të frekuencës së aplikuar. Mund të jetë aq i thjeshtë sa dy gjatësi teli, ose mund të kapsulohet.
Dipole përdoret në shumë rrjete të korporatave, zyra të vogla dhe përdorim shtëpiak (SOHO). Ka një rezistencë tipike për ta përshtatur atë me transmetuesin për transferimin maksimal të fuqisë. Nëse antena dhe transmetuesi nuk përputhen, do të ndodhin reflektime në linjën e transmetimit, gjë që do të degradojë sinjalin apo edhe do të dëmtojë transmetuesin.
Fokus i drejtuar
Antenat me drejtim fokusojnë fuqinë e rrezatuar në rreze të ngushta, duke siguruar një fitim të konsiderueshëm në këtë proces. Vetitë e tij janë gjithashtu të ndërsjella. Karakteristikat e një antene transmetuese, të tilla si impedanca dhe fitimi, vlejnë gjithashtu për një antenë marrëse. Kjo është arsyeja pse e njëjta antenë mund të përdoret për të dërguar dhe marrë një sinjal. Fitimi i një antene parabolike shumë të drejtuar shërben për të përforcuar një sinjal të dobët. Kjo është një nga arsyet pse ato përdoren shpesh për komunikime në distancë.
Një antenë drejtimi e përdorur zakonisht është një grup Yagi-Uda i quajtur Yagi. Ajo u shpik nga Shintaro Uda dhe kolegu i tij Hidetsugu Yagi në 1926. Antena yagi përdor disa elementë për tëduke formuar një grup të drejtuar. Një element i drejtuar, zakonisht një dipol, përhap energjinë RF, elementët menjëherë përpara dhe pas elementit të drejtuar ri-rrezatojnë energjinë RF brenda dhe jashtë fazës, duke përforcuar dhe ngadalësuar përkatësisht sinjalin.
Këta elementë quhen elementë parazitarë. Elementi prapa skllavit quhet reflektor dhe elementet përballë skllavit quhen drejtorë. Antenat Yagi kanë gjerësi rrezesh që variojnë nga 30 në 80 gradë dhe mund të ofrojnë më shumë se 10 dBi fitim pasiv.
Antena parabolike është lloji më i njohur i antenës me drejtim. Një parabolë është një kurbë simetrike, dhe një reflektor parabolik është një sipërfaqe që përshkruan një kurbë gjatë një rrotullimi 360 gradë - një pjatë. Antenat parabolike përdoren për lidhjet në distanca të gjata midis ndërtesave ose zonave të mëdha gjeografike.
Radiatorë seksionalë gjysmëdrejtues
Antena patch është një radiator gjysmë i drejtuar duke përdorur një shirit metalik të sheshtë të montuar mbi tokë. Rrezatimi nga pjesa e pasme e antenës shkurtohet në mënyrë efektive nga rrafshi i tokës, duke rritur drejtimin përpara. Ky lloj antene njihet edhe si antenë mikrostrip. Zakonisht është drejtkëndor dhe i mbështjellë në një kuti plastike. Kjo lloj antene mund të prodhohet me metoda standarde PCB.
Antena patch mund të ketë një gjerësi rreze nga 30 në 180 gradë dheFitimi tipik është 9 dB. Antenat seksionale janë një lloj tjetër antenash gjysmë-drejtuese. Antenat sektoriale ofrojnë një model të rrezatimit të sektorit dhe zakonisht instalohen në një grup. Gjerësia e rrezes për një antenë sektoriale mund të variojë nga 60 në 180 gradë, me 120 gradë tipike. Në një grup të ndarë, antenat janë montuar afër njëra-tjetrës, duke siguruar mbulim të plotë 360 gradë.
Bërja e antenës Yagi-Uda
Gjatë dekadave të fundit, antena Yagi-Uda ka qenë e dukshme në pothuajse çdo shtëpi.
Mund të shihet se ka shumë drejtues për të rritur direktivitetin e antenës. Ushqyesi është një dipol i palosur. Një reflektor është një element i gjatë që qëndron në fund të një strukture. Për këtë antenë duhet të zbatohen specifikimet e mëposhtme.
| Element | Specifikim |
| Gjatësia e kontrolluar e elementit | 0,458λ deri në 0,5λ |
| Gjatësia e reflektorit | 0, 55λ - 0,58λ |
| Kohëzgjatja e regjisorit 1 | 0,45λ |
| Gjatësia e regjisorit 2 | 0,40λ |
| Kohëzgjatja e regjisorit 3 | 0,35λ |
| Interval ndërmjet drejtorëve | 0.2λ |
| Reflektori për distancën ndërmjet dipoleve | 0,35λ |
| Distanca midis dipoleve dhe regjisorit | 0,125λ |
Më poshtë janë përfitimet e antenave Yagi-Uda:
- Fitim i lartë.
- Fokus i lartë.
- Trajtim dhe mirëmbajtje e lehtë.
- Më pak energji harxhohet.
- Mbulim më i gjerë me frekuencë.
Më poshtë janë disavantazhet e antenave Yagi-Uda:
- Të prirur ndaj zhurmës.
- Te prirur ndaj efekteve atmosferike.
Nëse ndiqen specifikimet e mësipërme, antena Yagi-Uda mund të projektohet. Modeli i drejtimit të antenës është shumë efikas, siç tregohet në figurë. Lobet e vogla shtypen dhe drejtimi i ritmit kryesor rritet duke shtuar regjisorët në antenë.
