2 predavanje antene print [compatibility mode]

Fakultet elektrotehnike

Antene

Dr.sc. Suad Kasapovi, vanr.prof.


Uvod

Antena je naprava koja slui za slanje (emitiranje) i prijem radiovalova (elektromagnetske energije).

Odailjaka (predajna) antena pretvara jednodimenzionalni val iz prijenosne strukture (koaksijalne linije ili valovoda) u trodimenzionalni prostorni val, usmjeravajui pri tome energiju u eljenom smjeru.

Prijemna antena prima elektromagnetsku energiju ovisno j i i lj k j d l i d t

26.3.2013 Radio sistemi 2

o jaini polja koje dolazi do antene.


Wikipedija An antenna is a transducer designed to transmit or receive electromagnetic

waves. In other words, antennas convert electromagnetic waves into electrical

currents and vice versa. Antennas are used in systems such as radio and television broadcasting,

point-to-point radio communication, wireless LAN, radar, and space exploration.

Antennas usually work in air or outer space, but can also be operated under water or even through soil and rock at certain frequencies for short distances.

Physically, an antenna is an arrangement of conductors that generate a radiating electromagnetic field in response to an applied alternating voltage


g g p pp g gand the associated alternating electric current, or can be placed in an electromagnetic field so that the field will induce an alternating current in the antenna and a voltage between its terminals.

Some antenna devices (parabolic antenna, Horn Antenna) just adapt the free space to another type of antenna.


Neki od parametri antena

Polarizacija - opisuje krivulju vektora elektrinog polja kojeg antena zrai, odnosno prima. Antena ne moe primati ortogonalnu polarizaciju. Za istovjetne polarizacije vala i prijemne antene postie se maksimalni prijenos energijeprijemne antene postie se maksimalni prijenos energije.

Dijagram zraenja - opisuje raspodjelu gustoe snage na povrini kugle (u dalekoj zoni), odnosno smjerove glavnih i sekundarnih latica.

Ugao usmjerenosti - ugao oko glavnog smjera zraenja unutar kojeg zraena snaga ne pada ispod polovice snage zraenja u glavnom smjeru


zraenja u glavnom smjeru. irina snopa - ugao koji omeuje glavnu laticu (ugao izmeu

prvih nul-taaka u dijagramu zraenja).


Parametri antena

Usmjerenost - opisuje kolika je koliina energije usmjerena unutar nekog ugla u smjeru najjaeg zraenja u odnosu na sve druge smjerove.

Dobitak - govori koliko vie snage treba izraiti iz izotropnog radijatora da bi na istoj udaljenosti postigli jednaku gustou snage kao kod promatrane antene.

Potiskivanje sekundarnih latica - omjer jaine polja u smjeru maksimalnog zraenja i jaine polja u smjeru maksimuma najvee sekundarne latice.


Impedanca - omjer napona i struje na prikljunicama antene. Ako se antena nalazi u slobodnom prostoru daleko od bliskih objekata, radi se o vlastitoj impedanca antene.


Vrste antena Pasivne antene su napravljene od recipronih elemenata i mogu se koristiti

i kao prijemne i kao odailjake. Aktivne antene ("pametne", adaptivne antene) sadre elektronike

elemente koje im omoguuju da mijenjaju dijagram zraenja smjerelemente koje im omoguuju da mijenjaju dijagram zraenja, smjer snopa, itd.

Linearne antene su najee iane, zanemarivog presjeka pa ih promatramo kao jednodimenzionalne. Koriste se u niem frekvencijskompodruju (ugrubo, ispod 1 GHz).

Povrinske antene zrae svojom povrinom, promatramo ih kao dvodimenzionalne i koriste se u mikrovalnom frekvencijskom podruju (ugrubo, iznad 1 GHz).


Uskopojasne antene su rezonatne, s malom irinom frekvencijskog podruja koje pokrivaju (do 10% frekvencijske nosioca).

irokopojasne antene pokrivaju iroko frekvencijsko podruje te su stoga najee prijemne.


Dipol antena

A dipole antenna, developed by Heinrich Rudolph Hertz around 1886 [citation needed] is an1886,[citation needed] is an antenna that can be made by a simple wire, with a center-feddriven element for transmitting or receiving radio frequency energy. These antennas are the simplest practical antennas from a theoretical point of view; the current amplitude on such an


current amplitude on such an antenna decreases uniformly from maximum at the center to zero at the ends.


Hertzov dipol

E(t)U(t)=Umcos t

ic


H(t) H(t)E(t)

8


Hertzov dipol (antenski element) Hertzov dipol je tanka linearna antena s

kapacitivnim teretom na krajevima, s napajanjem u sredini

Raspodjela struje po duljini antene je konstantna Raspodjela struje po duljini antene je konstantna

Duljina Hertzovog dipola

LL


tIztI m cos),( 9


... Raspodjela polja i nain irenja energije u prostoru oko antene moe

se dobiti rjeavanjem Maxwellovih jednaina Kod analize zraenja antena esto se u proraunima koristi sferni

koordinatni sistem

P(r,,)


Pravougaoni koordinatni sistem Sferni koordinatni sistem

10

Fakultet elektrotehnike Rjeenja Maxwellovih jednaina za Hertzov dipol glase:

0rH0H

Radijalna komponenta magnetnog poljaPolarna komponanta magnetnog polja

tjm

tjdjm eHeed

jd

LIth

)1(

4sin)(

0HAzimutna komponenta magnetnog polja

c

2 Fazna konstanta





...


Fakultet elektrotehnike Rjeenja za elektrino polje:

0E Azimutna komponenta elektrinog polja

tjmr

tjdjmcr eEeed

jdd

LIZte )11(

2sin)( 2

tjtjdjmc eEeejjLIZte )11(sin)(

Radijalna komponenta elektrinog polja

Polarna komponanta elektrinog polja


jm

jj eEeed

jd

jd

te

)(4)( 2

377120 cZ


Indukciono polje... U blizini antene polje se razlikuje od polja na velikoj udaljenosti

govorimo o INDUKCIONOJ ZONI U indukcionoj zoni uskladitena je reaktivna energija koja titra

d

j j g j jizmeu izvora i polja, te ne doprinosi zraenju

U izrazima za polje dominiraju lanovi s i

Indukciono polje zanemarivo je na udaljenostima

2

1d 3

1d

d



Radijacijsko polje, Fresnelova zona blia d do 6 , Fraunhofferova zona daleka d >10 U izrazima za polje dominira lan s

d

d1

Ostaju azimutna komponenta magnetnog polja i polarna komponenta elektrinog polja

d

tjm

tjdjm eHeejd

LIth

4sin)(

LIZ sin


tjm

tjdjmc eEeejd

LIZte

4sin)(


Kompleksne amplitude elektrinog i magnetnog polja u radijacijskoj zoni date su:

djmdjmm e

LdIjej

dLIH

sin2

24

sin

Polja su u fazi, a Poyntingov vektor je usmjeren radijalno od antene

dd 24djmcdjmc

m eL

dIZjej

dLIZE

sin2

24

sin





U vremenskoj domeni:

)sin(sin2

)( dtLdIth m

a efektivne vrijednosti polja

)sin(sin60)( dtLdIte m

sin LIH


sin2 dH

sin60

L

dIE


Prostornu raspodjelu polja predoava DIJAGRAM ZRAENJA

Dijagram zraenja se daje u dvije ravnine H i V

x

y


Vertikalni dijagram zraenja Hertzovog dipola

Horizontalni dijagram zraenja Hertzovog dipola


Prostiranje energije Poznavajui E i H moemo izraunati Poyntingov vektor

)()()( thtets

0)()()()()()()()()()()()(

)()()()()()()(

thtethtetsthtethtethtetsthtethtethtets

rr

rrr

r



...

Komponenta Poyntingova vektora s(t) brzo pada s udaljenou od antene jer vrijednost komponente er(t) brzo pada

U zoni radijacije jedino radijalna komponenta Poyntingova vektora U zoni radijacije jedino radijalna komponenta Poyntingova vektora ima znaaj

Srednja vrijednost Poyntingova vektora u zoni radijacije jednaka je

22* 12

1Re21 EZEZHES mmmr


22

2sin

4sin

22

L

dIZ

dILZS

ZZ

ccr

cc


Zraena snaga Hertzovog dipola Srednju snagu koju zrai antena moemo izraunati iz poznatog

Poyntingova vektora

dASdASP rt dASdASP rt ddddA sin2

20 0

2 sin dddSP r


222

222 4080

LILIP mt


Izotropni radijator Izotropni radijator je zamiljena antena koja zrai u svim

smjerovima jednako Koristi se kao referentna antena s kojom usporeujemo realne j p j

antene Ako izotropni radijator zrai snagu Pt , s obzirom da zrai

jednako na sve strane, gustoa snage na udaljenosti d od te antene je jednaka

24dPS t



PARAMETRI ANTENA

Konstrukcija antene i prorauni polja, kao i ostalih parametara antene predstavljaju sloen tehniki i teorijski problemp

Kod projektiranja radiokomunikacijskih sistema sluimo se PARAMETRIMA ANTENA:1. Dijagram zraenja2. Impedanca antene3. Usmjerenost 4. Dobitak5 Efektivna povrina


5. Efektivna povrina6. Efektivna duljina (visina)7. Polarizacija antene8. Temperatura uma

25


1. Dijagram zraenja Svako EM zraenje koje proizvede antena bilo kakve

geometrije ponaa se kao sferni val, ako je udaljenost od antene dovoljno velika.

Prema tome za velike udaljenosti svaka se antena moe predstaviti takastim izvorom EM zraenja koje zrai energiju radijalno.

Raspodjela gustoe snage na povrini kugle dovoljno velikog poluprenika nazivamo PROSTORNI DIJAGRAM ZRAENJA.


Budui da se iz dijagrama snage ne vidi polarizacija najee se daje dijagram za dvije komponente elektrinog polja polarno i azimutno, te fazni pomak jedne komponente u odnosu na drugu.

26




... Karakteristine veliine dijagrame zraenja su:

A. SMJER MAKSIMALNOG ZRAENJA (0 i 0)B. UGAO USMJERENOSTI (D i D)

ugao oko glavnog smjera zraenja unutar kojeg gustoa zraene snage ne ugao oko glavnog smjera zraenja unutar kojeg gustoa zraene snage ne pada ispod polovice one snage koja se zrai u smjeru maksimalnog zraenja(za polje ne ispod )

C. IRINA SNOPA (n i n) ugao izmeu prvih nultaaka s jedne i druge strane maksimalnog zraenja

D. FAKTOR POTISKIVANJA SEKUNDARNIH LATICA (s) odnos izmeu jaine polja u smjeru maksimalnog zraenja i onog u smjeru

maksimuma najvee sekundarne latice.

2maxE



...Primjer sektor antene bazne stanice



---

Frekvencija odailjanja: 935-960 MHz Broj kanala (planirani maksimum):

6 po sektorup Najvea snaga po kanalu

28 W (44.8 dBm) Antene

Celwave APXV906514 dobitak 16.15 dBi ugao usmjerenosti u horizontalnoj ravnini 650 ugao usmjerenosti u vertikalnoj ravnini 130


ugao usmjerenosti u vertikalnoj ravnini 13 elevacija glavne latice u odnosu na horizont 00


2. Impedanca antene

Svaka odailjaka antena prikljuena na generator signala preko linije moe se predstaviti kao pasivni dvopol. Koeficijent napona i struje na tom dvopolu predstavlja impedancu.

Ako se antena nalazi u slobodnom prostoru tako da su svi objekti smjeteni na velikoj udaljenosti, govori se o VLASTITOJ IMPEDANCI antene.

Kako odailjaka antena zrai u prostor, gubitak snage se moe predstaviti jednim zamiljenim otporom koji je dio omske komponente vlastite impedance, a naziva se OTPOR ZRAENJA RZ koji se definira kao ekvivalentan otpor na


Z j pkojem se troi snaga jednaka ukupnoj zraenoj snazi antene, ako je struja kroz taj otpor jednaka struji kroz stezaljke antene.

31

2IPR tZ


... Budui da je materijal od kojeg je nainjena antena konane vodljivosti, to e se dio EM

energije pretvoriti u toplinu. Ekvivalentan otpor na kojem se troi ta disipirana snaga naziva se OTPOR GUBITAKA, Rd .

Reaktivna komponenta vlastite impedance, XA , ovisi o indukcionomm polju koje stvara uskladitenu energiju u neposrednoj blizini antene.

Vl tit i d t d t j Vlastita impedanca antene data je sa

Da bi se uzeli u obzir gubici zbog disipacije antene definira se faktor iskoritenja kao odnos zraene snage i ukupne prividne snage.

AdZAAA jXRRjXRZ

ZZ RRI 2


0,5<


Impedantno prilagoenje antene Antena predstavlja optereenje za izlazne sklopove odailjaa Kako bi se predala maksimalna snaga anteni ona mora biti impedantno

prilagoena impedanci linije na koju je spojena (obino je to 50 koaksijalni kabel za spajanje antene u baznoj postaji)koaksijalni kabel za spajanje antene u baznoj postaji)

Prilagoenje se ostvaruje uz uvjet ZA = Z0, gdje je Z0 karakteristina valna impedanca linije.

Ako nije ostvareno prilagoenje nastaje reflektirani val dio snage se reflektira nazad prema odailjau i ne zrai se u prostor


ZAZ0


....

Stepen refleksije opisuje kompleksni koeficijent refleksije

0

)()(

ZZZZ

xUxUK A

Ako je ZA = Z0 NEMA refleksije i K=0 Kvadrat koeficijenta refleksije iskazuje odnos reflektirane i upadne snage

0)( ZZxU A

PPK 2


U sluaju kada je upadni i reflektirani val ine na prijenosnoj liniji STOJEI VAL

34

0ZZ A


...

UUUmax

Maksimum stojeeg valamax

UUUmin

Minimum stojeeg vala

Omjer stojeeg vala (VSWR Voltage Standing Wave Ratio)U


1min

max UU

VSWRr

11

rrK 2

2

)1()1(

rr

PP

Vrijedi:


... impedanca antene je promjenjiva s frekvencijom

fXXX

fRRR

AAA

AAA

Redovno se impedanca sistema ili linije na koju se antena spaja mnogo sporije mijenja s frekvencijom nego impedanca antene.

Zato postoji ogranieno frekvencijsko podruje unutar kojeg je antena prilagoena na impedancu sistema sa zadovoljavajuim odnosom stojeihh valova (taj odnos je obino manji od 2).

AAA


Prema tome IRINA POJASA ANTENE (frekvencijskog) definirana je kao onaj pojas frekvencija unutar kojeg odnos stojeih valova ne prelazi 2 (niti se dijagram zraenja u tom pojasu smije bitno mijenjati).

36


3. Usmjerenost Usmjerenost antene je omjer gustoe snage u smjeru maksimalnog

zraenja i srednje gustoe snage na fiksnoj udaljenosti d od antene:SD max

Srednja gustoa snage se moe zraunati preko izraene snage

A gustoa snage u smjeru maksimalnog zraenja preko jaine polja

SD

24dPS t


cZEHES

2max

max


... Usmjerenost antene se moe shvatiti kao broj koji kazuje

koliko puta ukupna zraena snaga izotropnog radijatora treba biti vea od ukupne zraene snage promatrane antene da bi se izotropnim radijatorom na odreenojantene da bi se izotropnim radijatorom na odreenoj udaljenosti od antene postigla jednaka gustoa snagekao to je ima promatrana antena u smjeru maksimalnog zraenja.

Za antene s uskom glavnom laticom usmjerenost se moe aproksimirati izrazom:

41253


00

41253

DD

D


4. Dobitak Pri odreivanju dobitka (GAIN) uzima se u obzir ne samo

prostorna raspodjela zrane snage nego i gubitak snage zbog disipacije u samoj anteni.

Dobitak je tehniki podatak antene koji daje proizvoa, i to uobiajeno u dB

Dobitak antene je broj koji kazuje koliko puta vea treba biti ukupna zraena snaga izotropnog radijatora od ukupne

DG


ukupna zraena snaga izotropnog radijatora od ukupne privedene snage razmatrane antene da bi se izotropnim radijatorom na odreenoj udaljenosti postigla jednaka gustoa to je ima razmatrana antena u smjeru maksimalnog zraenja.

39


... Preko dobitka moemo povezati privedenu snagu anteni Po (nominalna

snaga odailjaa) i jakost polja E na udaljenosti d od odailjake antene

2

max 120E

SDG

Kako je

2

max

4

120

dPS

DGt

ot PP


Slijedi

40

dGP

E o 30


5. Efektivna povrina Ako se antena (prijemna) nalazi daleko (FRAUNHOFFEROVA ZONA) od

izvora zraenja, na mjestu prijema sferni val moemo smatrati planarnim(ravnim).

EFEKTIVNA POVRINA se definira kao koeficijent raspoloive snage P EFEKTIVNA POVRINA se definira kao koeficijent raspoloive snage P apsorbirane na prilagoenu optereenju (prilagoenje za maksimalni prijenos snage ZT=ZA* ) koji je prikljuen na antenu i gustoe snage Supadnog EM vala.

AZTZ2

SPAef


0U

Cefef Z

EASAP2

Up


6. Efektivna duljina (visina) Za linearne antene se redovno (umjesto efektivne povrine)

upotrebljava pojam EFEKTIVNE DULJINE (ako je antena smjetena u slobodnom prostoru) ili EFEKTIVNE VISINE (ako je antena smjetena okomito na vodljivu povrinu). Obje su veliine identine za prijemnu i odailjaku antenu.

Prijemna antena Efektivna duljina lef ili hef prijemne antene jest koeficijent napona

na stezaljkama otvorene antene i jaine elektrinog polja na mjestu prijema, ako je antena orijentirana u smjeru polja:

Ul p


EU

h

El

ppref

pref

)(

)(


... Odailjaka antena

Efektivna duljina ili visina odailjake antene jest duljina ekvivalentne linearne antene koja po svojoj cijeloj duljini ima konstantnu struju i jednaku struji na stezaljkama antene, s tim to obje antene imaju jednak intenzitet zraenja u smjeru okomitom na duljinu:

2( )

2

( ) 0

1010

L

Lef od

H

ef od

l I z dzI

h I z dzI


Llef


7. Polarizacija antene Pod polarizacijom antene podrazumijeva se polarizacija vala

koji antena zrai promatrano u smjeru maksimalnog zraenja. Razlikujemo tri vrste polarizacije:j p j

Linearna horizontalna ili vertikalna Kruna desna ili lijeva Eliptina

Prijemna antena mora imati istu polarizaciju kao i odailjaka ako elimo maksimalnu snagu na prijemniku



8. Temperatura uma Temperatura uma definira se za prijemnu antenu. Ona je

mjera za snagu uma koju antena predaje na ulazu u prijemnik.

Glavni dio snage uma ovisi o vanjskim izvorima uma i njihovom poloaju u odnosu prema dijagramu zraenja. Izvori uma: vjetaki i prirodni.

P je raspoloiva snaga uma na ulazu u prijemnik k je Boltzmanova konstanta

B je irina frekvencijskog pojasa


B je irina frekvencijskog pojasa

45

BkP

T A


Veze izmeu parametara antena Za samo jednu dosta usku glavnu laticu usmjerenost je:

rSrSSD 4442

max 2

max max

Kako se uglovi usmjerenosti izraavaju u stepenima (a ne u radijanima) slijedi veza usmjerenosti D i uglova usmjerenosti:

DDDDt rrSPSD max

oo41253

DD

D


Uz prosjean stepen iskoritenja od oko 70% (0,7) slijedi dobitak

46

oo29000

DD

G


Veze izmeu parametara antena Taniji proraun usmjerenosti dobije se proraunom beam solid angle (rauna

se kao prostorni ugao izraen u sr)

2

Koji predstavlja ekvivalentni ugao unutar kojega bi bila skoncentrirana snaga zraenja kada bi izvan tog ugla gustoa snage bila S=0.

Usmjerenost odgovara omjeru prostornog ugla 4 i A

0 04

sin),(),( ddSdSA


A

D 4


...

Veza izmeu usmjerenosti i efektivne povrine je:

eAD 24

Veza izmeu efektivne povrine i efektivne duljine:

Veza izmeu usmjerenosti i efektivne duljine je:

e2

A

efe R

lA

41202


22120

efA

lR

D


Tanke linearne anteneTanke linearne antene Antene kojima je duljina puno vea od debljine nazivamo linearnim

antenama Linearne antene se koriste u obliku dipola, unipola te sloenijih struktura od

vie linearnih antenavie linearnih antena



Dipoli Dipol je tanka linearna antena koja se sastoji od dva

tanka vodljiva tapa i napaja se na sredini Raspodjela struje po duljini dipola je sinusna

0)2

(sin)(

0)2

(sin)(

zzaLzIzI

zzazLIzI

T

T

p j j p j p j

I je vrijednost struje maksimuma stojeeg vala


IT je vrijednost struje maksimuma stojeeg vala

tzLItzI T cos)2(sin),(


... Raspodjela struje ovisi o duljini dipola, L, u odnosu na valnu duljinu vala,

Raspodjela struje utie na dijagram zraenja te na ostale parametre antene Jaina elektrinog polja na udaljenosti d je


sin2

cos)cos2

cos(60LL

dIE T




Poluvalni dipol U primjeni se vrlo esto susree poluvalni dipol, odnosno dipol kojem je

2L

z

x

o78 D

360 D


sin

)cos2

cos()0(60dIE


... Parametri poluvalnog dipola:

Otpor zraenja 73zR Impedanca

Usmjerenost

Efektivna povrina

Ef kti d lji

j42.5 73Z dB 2,15 64,1D

2 131,0 eA


Efektivna duljina

54

efl


Punovalni dipol, L

o47D

360D


sin1)coscos(60

dIE T


.... Parametri punovalnog dipola:

Otpor zraenja 199zR Usmjerenost

Efektivna povrina

Efektivna duljina

dB 3,82 41,2D2 192,0 eA

2efl



Unipoli (tap antene) Razmotrit emo zraenje dipola iznad vodljive podloge U vodljivoj podlozi induciraju se struje, I, koje utiu na zraenje antene

+ vQ

-v-Q

I

+

vQ

-

v

-Q

I

I

+

-

+

-


Iv


... Inducirane struje u podlozi utiu na zraenje antene:

Vertikalni dipol inducirana struja potpomae polje esto se koristi samo pola dipola koji se smjeta iznad dobro vodljive podloge -UNIPOL

Horizontalni dipol inducirana struja je suprotnog smjera od struje u dipolu i priguuje polje


Fakultet elektrotehnike UNIPOL je ravan vodi (pola dipola) smjeten okomito iznad

vodljive plohe napajanje je asimetrino. Uz pretpostavku vodljivosti plohe iznad koje je smjeten, p p j p j j j ,

unipol visine H ima identian dijagram zraenja kao dipol duljine L=2H, ali svakako samo iznad vodljive plohe.

Impedanca unipola jednaka je polovici impedance ekvivalentnog dipola.

Prema tome dovoljno je odrediti parametre dipola iz kojih se onda jednostavo izvode parametri unipola.



Antenski nizovi Da bi se poveala usmjerenost antene koriste se nizovi

istovrsnih antena (elementarnih radijatora) linearni i planarni nizovi

Geometrijskim rasporedom elemenarnih antena, te njihovim napajanjem odreuju se svojstva zraenja antenskog niza

Koritenjem nizova efektivno se poveava povrina antene, to je neophodno na viim frekvencijama

esto se koriste poluvalni ili punovalni dipoli kao elementarni radijatori


j

60


... Ako se jaina polja u dalekoj taki elementarnog radijatora izrazi kao

ijii eAEE

),(),( 0)(E Gdje je polje elementarnog radijatora pobuenog jedininom

amplitudom i fazom 0, Ai amplituda pobude i-tog radijatora, a i faza pobude Ukupno polje antenskog niza od N elementarnih radijatora rauna se kao

Gdje je i faza ovisna o poloaju centra i-te antene u odnosu prema ishoditu

),(0 E

FEeAEEN

i

ji

ii

),(),(),( 01

)(0


j j i p j p F se naziva faktorom niza

61




Antenski niz Da bi se dobila bolja usmjerenost antenskog zraenja koristi se

antenski sistem od niza diskretnih antena, koji emo nazvati antenskim nizom.

U zavisnosti od razmaka izmeu pojedinih antena, kao i od faze napona za napajanje pojedinih antena, dobija se odgovarajui dijagram zraenja.

Pojedine lanove antenskog niza nazivamo elementima niza, antenama ili radijatorima.

U antenskom nizu se svaka pojedinana antena moe


p jzamijeniti takastim izvorom zraenja kada se antenski niz posmatra iz vee udaljenosti.

Ovakav takasti izvor moe biti smjeten u bilo kojoj taki unutar zapremine koja obuhvata antenski niz, a nazivamo ga nazivamo ga faznim centrom. faznim centrom.


... Amplituda elektromagnetnog talasa (polje) ne zavisi od izbora faznog

centra, dok faza talasa bitno zavisi od ovog izbora, tj. zavisi od referentnog smjera, za koji se uzima da mu faza iznosi nula.

Kao referentni smjer obino se uzima smjer maksimalnog zraenja dok se Kao referentni smjer obino se uzima smjer maksimalnog zraenja, dok se za fazni centar uzima taka, ija faza praktino ne zavisi od smjera.

Dijagram zraenja antenskog niza odreuje se sljedeim kriterijumom: za svaku pojedinanu antenu u nizu definie se fazni centar, dijagram zraenja svake antene mora biti poznat, u svakom smjeru vri se superpozicija vektora jaine polja svih antena.



... Pri ovome mora se imati u vidu da amplituda rezultirajueg

elektromagnetnog polja u datoj taki prostora zavisi od snage zraenjapojedinih antena, a faza zavisi od poloaja faznih centara i da na obje ove veliine utjee nain napajanja antena.

Postoje razliiti naini na koji se antene mogu poredati u antenski niz, kao npr.:

pravilni linearni niz, gdje se antene postavljaju u niz du jedne prave, antenski niz sa uniformnom raspodjelom amplituda, antenski niz sa razliitom raspodjelom amplituda, trouglasti niz, planarni niz, kruni niz, super-usmjereni niz itd...



Viespratne i viestruke antene

Svi prethodni naini postavljanja antena u nizove podrazumijevaju da se antene stavljaju jedna iznad druge, ime se postie smanjenje ugla zraenja i vee antensko pojaanjepojaanje.

Ovakve antene u praksi nazivamo viespratnim antenama i one se koriste u sluajevima kada je potreban vei horizontalni ugao i mali vertikalni ugao zraenja uz dobro antensko pojaanje.

Antene se mogu staviti i jedna pored druge, sa navedenim osobinama i povezati u jednu cjelinu U tom sluaju nastaje


osobinama, i povezati u jednu cjelinu. U tom sluaju nastaje viestruka antena i kod ovakvog sistema se smanjuje horizontalni ugao zraenja, uz zadravanje nepromjenjivog vertikalnog ugla, pri emu se poveava antensko pojaanje.


Kombinacija...

Kombinacijom viespratnih i viestrukih antena dobijaju se sloene antene, koje se meutim zbog svoje sloene konstrukcije i glomaznosti rijetko koriste.

Postoje razliiti aspekti tehnologije modernih antenskih sistema (inteligentne antene, fazni nizovi, strukture za digitalno formiranje zrake, prilagodljivi antenski sistemi i dr.), ali se moderni antenski sistemi kategoriziraju na one sa komutiranom zrakom (switched beam) i one sa adaptivnim nizom (adaptive array systems). Razlike izmeu njih su sljedee:


j komutirana zraka - konaan broj fiksnih, prethodno definisanih

dijagrama zraenja ili kombinacija strategija adaptivni niz beskonaan broj dijagrama zraenja (zasnovan

na odreenom scenariju) koji se podeava u realnom vremenu


Komutirane Prema prethodnom, antenski sistem sa komutiranom zrakom formira

viestruke fiksne zrake sa poveanom osjetljivou u pojedinim smjerovima. Ovi antenski sistemi detektuju jainu signala, odabiru jednu od prethodno odreenih fiksnih zraka i komutiraju od jedne zrake ka drugoj prema tome kako se mobilni objekat pomjera kroz posmatrani sektor.

Umjesto da se oblikuje usmjereni dijagram zraenja antene i fizika konstrukcija pojedinih elemenata, sistem sa komutiranom zrakom kombinuje izlaze viestrukih antena na takav nain da tvore konane sektorirane (usmjerene) zrake sa vie prostorne selektivnosti, nego to se moglo postii jedno-elementnim pristupom.

Komutiranje se koristi dakle sa ciljem da se odabere najbolja zraka za primanje konkretnog signala


primanje konkretnog signala


Adaptivne... Tehnologija adaptivnih antena, sa druge strane, predstavlja najnapredniji

pristup modernim antenskim sistemima do danas. Naime, koritenjem razliitih novih algoritama za obradu signala, adaptivni sistem koristi prednost njihove sposobnosti da efikasno locira i slijedi razliite tipove signala, sa namjerom da dinamiki minimizira interferenciju i maksimizira prijem ciljanog signala. Oba ova sistema pokuavaju poveati pojaanje (gain) prema lokaciji korisnika.



... Meutim, samo adaptivni sistem obezbjeuje optimalno pojaanje dok

simultano prepoznaje, prati i minimizira interferentne signale, mada oba dijele iste hardverske karakteristike. Adaptivnim sistemom se mogu postii bolja poboljanja u performansama nego sa sistemom komutirane zrake, jer je ovdje implementiran kompleksan sistem procesiranja antenskog niza, koji je mozak itavog sistema.



Domaa zadaa1. Pronai na Internetu tehnike podatke za jednu sektor antenu za Radio sistemi

(obavezno dijagram zraenja)2. Izvaditi podatke:

IzvedbaIzvedba Frekvencijsko podruje Dobitak Impedanca Polarizacija

3. Iz dijagrama zraenja odrediti: Smjer maksimalnog zraenja Ugao usmjerenosti irinu glavne latice


g Dobitak za: 100, 200, 300 400 500 600 700 800 1900 1000 1100 1200

1300 1400 1500 1600 1700 1800 u odnosu na smjer maks zraenja

71

2 predavanje antene print [compatibility mode]

Documents