Antena ni kifaa kinachotumika kama kiunganishi kati ya saketi ya umeme na nafasi, iliyoundwa kusambaza na kupokea mawimbi ya sumakuumeme katika masafa fulani ya masafa kulingana na ukubwa na umbo lake. Imetengenezwa kwa chuma, haswa shaba au aluminium, antena zinazopitisha zinaweza kubadilisha mkondo wa umeme kuwa mionzi ya sumakuumeme na kinyume chake. Kila kifaa kisichotumia waya kina angalau antena moja.
Mawimbi ya redio ya mtandao bila waya
Haja ya mawasiliano ya pasiwaya inapotokea, antena inahitajika. Ina uwezo wa kutuma au kupokea mawimbi ya sumakuumeme ili kuwasiliana mahali ambapo mfumo wa nyaya hauwezi kusakinishwa.
Antena ndicho kipengele kikuu cha teknolojia hii isiyotumia waya. Mawimbi ya redio huundwa kwa urahisi na kutumika sana kwa mawasiliano ya ndani na nje kutokana na uwezo wake wa kupita kwenye majengo na kusafiri umbali mrefu.
Sifa kuu za kutuma antena:
- Kwa sababu utangazaji wa redio ni wa kila upande, hitaji la kulinganisha kimwilikisambaza data na kipokezi kinahitajika.
- Marudio ya mawimbi ya redio huamua sifa nyingi za usambazaji.
- Kwa masafa ya chini, mawimbi yanaweza kupita kwa urahisi kwenye vizuizi. Hata hivyo, nguvu zao hupungua kwa mraba kinyume cha umbali.
- Mawimbi ya mawimbi ya juu zaidi yana uwezekano mkubwa wa kufyonzwa na huakisiwa kwenye vizuizi. Kwa sababu ya masafa marefu ya utumaji wa mawimbi ya redio, mwingiliano kati ya usambazaji ni tatizo.
- Kwenye bendi za VLF, LF na MF, uenezaji wa mawimbi, pia huitwa mawimbi ya ardhini, hufuata mkunjo wa Dunia.
- Safu za juu zaidi za upitishaji za mawimbi haya ziko kwenye mpangilio wa kilomita mia kadhaa.
- Antena za kupitisha hutumika kwa usambazaji wa kipimo data cha chini kama vile utangazaji wa moduli ya amplitude (AM).
- Usambazaji wa bendi za HF na VHF humezwa na angahewa karibu na uso wa Dunia. Hata hivyo, sehemu ya mionzi, inayoitwa skywave, hueneza nje na juu kuelekea ionosphere katika anga ya juu. Ionosphere ina chembe za ionized zinazoundwa na mionzi ya Jua. Chembe hizi zenye ioni huakisi mawimbi ya anga kurudi kwenye Dunia.
Uenezaji wa wimbi
- Mstari wa uenezi wa kuona. Miongoni mwa njia zote za usambazaji, hii ndiyo ya kawaida zaidi. Wimbi husafiri umbali wa chini unaoweza kuonekana kwa macho. Ifuatayo, unahitaji kutumia transmitter ya amplifier ili kuongeza ishara na kusambaza tena. Uenezi huo hautakuwa laini ikiwa kuna kizuizi chochote katika njia yake ya maambukizi. Usambazaji huu unatumika kwa usambazaji wa infrared au microwave.
- Uenezi wa wimbi la ardhini kutoka kwa antena inayosambaza. Uenezi wa wimbi chini hutokea kando ya contour ya Dunia. Wimbi kama hilo linaitwa wimbi la moja kwa moja. Wimbi wakati mwingine huinama kwa sababu ya uwanja wa sumaku wa Dunia na kugonga mpokeaji. Wimbi kama hilo linaweza kuitwa wimbi linaloakisiwa.
- Wimbi linaloenea katika angahewa la dunia linajulikana kama wimbi la dunia. Wimbi la moja kwa moja na wimbi lililoonyeshwa pamoja hutoa ishara kwenye kituo cha kupokea. Wakati wimbi linafikia mpokeaji, ucheleweshaji huacha. Kwa kuongeza, ishara inachujwa ili kuepuka kuvuruga na amplification kwa pato wazi. Mawimbi hupitishwa kutoka sehemu moja na pale yanapopokelewa na antena nyingi za kupitisha hewa.
Mfumo wa kuratibu kipimo cha antena
Unapotazama miundo bapa, mtumiaji atakabiliwa na viashirio vya azimuth ya ndege na urefu wa ndege ya muundo. Neno azimuth kawaida hutokea kuhusiana na "upeo wa macho" au "mlalo", wakati neno "urefu" kawaida hurejelea "wima". Katika takwimu, ndege ya xy ni ndege ya azimuth.
Mchoro wa ndege wa azimuthal hupimwa kipimo kinapofanywa kwa kusogeza ndege yote ya xy karibu na antena ya kipitishio cha umeme chini ya majaribio. Ndege ya mwinuko ni ndege ya orthogonal kwa ndege ya xy, kama vile ndege ya yz. Mpango wa mwinuko husafirisha ndege nzima ya yz kuzunguka antena chini ya majaribio.
Sampuli (azimuthi na miinuko) mara nyingi huonyeshwa kama njama katika ncha ya ncha ya dunia.kuratibu. Hii humpa mtumiaji uwezo wa kuona taswira kwa urahisi jinsi antena inavyoangaza pande zote, kana kwamba tayari "imeelekezwa" au imewekwa. Wakati mwingine ni muhimu kuchora ruwaza za mionzi katika viwianishi vya Cartesian, hasa wakati kuna kando nyingi katika ruwaza na ambapo viwango vya sidelobe ni muhimu.
Sifa za kimsingi za mawasiliano
Antena ni vipengee muhimu vya saketi yoyote ya umeme kwa vile hutoa muunganisho kati ya kisambaza data na nafasi huru au kati ya nafasi huru na kipokezi. Kabla ya kuzungumza juu ya aina za antena, unahitaji kujua sifa zao.
Antena Array - Usambazaji kwa utaratibu wa antena zinazofanya kazi pamoja. Antena za kibinafsi katika safu kawaida ni za aina moja na ziko katika ukaribu wa karibu, kwa umbali uliowekwa kutoka kwa kila mmoja. Safu hukuruhusu kuongeza uelekezi, udhibiti wa mihimili kuu ya mionzi na mihimili ya upande.
Antena zote ni faida tu. Faida ya passiv hupimwa katika dBi, ambayo inahusiana na antena ya isotropiki ya kinadharia. Inaaminika kuwa hupitisha nishati kwa usawa katika pande zote, lakini haipo kwa asili. Faida ya antena bora ya nusu-wimbi ya dipole ni 2.15 dBi.
EIRP, au nguvu sawa ya mionzi ya isotropiki ya antena inayotuma, ni kipimo cha upeo wa juu wa nguvu ambayo antena ya isotropiki ya kinadharia ingeangazia upande ule.faida ya juu. EIRP inazingatia hasara kutoka kwa nyaya za umeme na viunganishi na inajumuisha faida halisi. EIRP huruhusu nguvu halisi na uthabiti wa uga kuhesabiwa ikiwa faida halisi ya kisambaza data na kutoa inajulikana.
Antena inaongezeka katika maelekezo
Inafafanuliwa kuwa uwiano wa faida ya nishati katika mwelekeo fulani kwa faida ya nishati ya antena ya marejeleo katika mwelekeo sawa. Ni mazoezi ya kawaida kutumia radiator ya isotropiki kama antena ya marejeleo. Katika kesi hii, emitter ya isotropiki haitakuwa na hasara, itaangaza nishati yake kwa usawa katika pande zote. Hii ina maana kwamba faida ya radiator isotropic ni G=1 (au 0 dB). Ni jambo la kawaida kutumia dBi (desibeli zinazohusiana na kidhibiti kipenyo cha isotropiki) ili kupata faida inayohusiana na kidhibiti kidhibiti isotropiki.
Faida, inayoonyeshwa katika dBi, inakokotolewa kwa kutumia fomula ifuatayo: GdBi=10Logi (GNumeric / GISOtropic)=10Logi (GNumeric).
Wakati mwingine dipole ya kinadharia hutumiwa kama marejeleo, kwa hivyo kitengo cha dBd (desibeli zinazohusiana na dipole) kitatumika kufafanua faida inayohusiana na dipole. Kizuizi hiki kwa kawaida hutumiwa linapokuja suala la kukuza antena za omnidirectional za faida ya juu. Katika kesi hii, faida yao ni ya juu kwa 2.2 dBi. Kwa hivyo ikiwa antena ina faida ya 3 dBu, faida ya jumla itakuwa 5.2 dBi.
3 dB beamwidth
Urefu huu wa boriti (au nusu ya mwalo wa nguvu) wa antena kwa kawaida hubainishwa kwa kila moja ya ndege kuu. Upeo wa 3 dB katika kila ndege hufafanuliwa kama pembe kati ya pointi kuu za lobe ambazo zimepunguzwa kutoka kwa faida ya juu kwa 3 dB. Beamwidth 3 dB - pembe kati ya mistari miwili ya bluu katika eneo la polar. Katika mfano huu, urefu wa 3 dB katika ndege hii ni karibu digrii 37. Antena za upana wa boriti kwa kawaida huwa na faida ya chini, ilhali antena za urefu mwembamba wa boriti hupata faida kubwa zaidi.
Kwa hivyo, antena inayoelekeza nguvu zake nyingi kwenye boriti nyembamba, katika angalau ndege moja, itakuwa na faida kubwa zaidi. Uwiano wa mbele-nyuma (F/B) hutumika kama kipimo cha sifa kinachojaribu kuelezea kiwango cha mionzi kutoka nyuma ya antena inayoelekeza. Kimsingi, uwiano wa mbele-nyuma ni uwiano wa faida ya kilele katika mwelekeo wa mbele hadi kupata digrii 180 nyuma ya kilele. Bila shaka, kwa mizani ya DB, uwiano wa mbele hadi nyuma ni tofauti tu kati ya faida ya kilele cha mbele na faida ya digrii 180 nyuma ya kilele.
Uainishaji wa antena
Kuna aina nyingi za antena za programu mbalimbali kama vile mawasiliano, rada, kipimo, simulizi ya mipigo ya kielektroniki (EMP), upatanifu wa sumakuumeme (EMC), n.k. Baadhi yake zimeundwa kufanya kazi katika bendi finyu za masafa, huku wengineiliyoundwa ili kutoa/kupokea mapigo ya muda mfupi. Kutuma Viainisho vya Antena:
- Muundo halisi wa antena.
- Bendi za masafa.
- Hali ya Programu.
Zifuatazo ni aina za antena kulingana na muundo halisi:
- waya;
- kitundu;
- kutafakari;
- lenzi ya antena;
- antena za mikrostrip;
- antena kubwa.
Zifuatazo ni aina za kupitisha antena kulingana na marudio ya utendakazi:
- Masafa ya Chini sana (VLF).
- Marudio ya chini (LF).
- Mid frequency (MF).
- Marudio ya juu (HF).
- Marudio ya Juu Sana (VHF).
- Marudio ya Juu Zaidi (UHF).
- Masafa ya Juu Zaidi (SHF).
- Microwave wave.
- Wimbi la redio.
Zifuatazo zinatuma na kupokea antena kulingana na hali za utumaji:
- Muunganisho wa hatua kwa uhakika.
- Tangaza programu.
- Mawasiliano ya rada.
- Mawasiliano ya satelaiti.
Vipengele vya muundo
Antena zinazotuma huunda mionzi ya masafa ya redio ambayo huenea angani. Antena zinazopokea hufanya mchakato wa kinyume: hupokea mionzi ya masafa ya redio na kuibadilisha kuwa ishara zinazohitajika, kama vile sauti, picha katika antena za runinga na simu ya mkononi.
Aina rahisi zaidi ya antena ina vijiti viwili vya chuma na inajulikana kama dipole. Moja ya aina ya kawaida niantena ya monopole inayojumuisha fimbo iliyowekwa wima kwenye bodi kubwa ya chuma ambayo hutumika kama ndege ya chini. Kuweka juu ya magari ni kawaida monopole na paa la chuma la gari hutumika kama ardhi. Muundo wa antena inayotuma, umbo na ukubwa wake huamua frequency ya kufanya kazi na sifa nyinginezo za mionzi.
Mojawapo ya sifa muhimu za antena ni uelekevu wake. Katika mawasiliano kati ya malengo mawili yaliyowekwa, kama katika mawasiliano kati ya vituo viwili vya upitishaji vilivyowekwa, au katika programu za rada, antena inahitajika ili kusambaza nishati ya upitishaji moja kwa moja kwa mpokeaji. Kinyume chake, wakati transmita au mpokeaji hajasimama, kama katika mawasiliano ya rununu, mfumo usio wa mwelekeo unahitajika. Katika hali kama hizi, antena yenye mwelekeo wa pande zote inahitajika ambayo inapokea masafa yote kwa usawa katika pande zote za ndege iliyo mlalo, na katika ndege ya wima mnururisho haufanani na ni mdogo sana, kama vile antena inayosambaza HF.
Vyanzo vya kutuma na kupokea
Kisambaza data ndicho chanzo kikuu cha mionzi ya RF. Aina hii inajumuisha kondakta ambaye nguvu yake hubadilika kwa wakati na kuibadilisha kuwa mionzi ya masafa ya redio ambayo huenea kupitia nafasi. Kupokea antenna - kifaa cha kupokea masafa ya redio (RF). Hufanya upitishaji wa kinyume unaofanywa na kisambaza data, hupokea mionzi ya RF, huigeuza kuwa mikondo ya umeme katika sakiti ya antena.
Vituo vya utangazaji vya televisheni na redio hutumia antena kusambaza aina fulani za mawimbi yanayosafiri angani. Mawimbi haya hutambuliwa kwa kupokea antena, ambazo huzibadilisha kuwa mawimbi na kupokelewa na kifaa kinachofaa kama vile TV, redio, simu ya mkononi.
Antena za kupokea redio na televisheni zimeundwa kupokea mionzi ya masafa ya redio pekee na hazitoi mionzi ya masafa ya redio. Vifaa vya mawasiliano ya simu za rununu, kama vile vituo vya msingi, virudiarudia, na simu za rununu, vimejitolea antena za kupitisha na kupokea ambazo hutoa nishati ya masafa ya redio na kuhudumia mitandao ya simu za mkononi kwa mujibu wa teknolojia ya mtandao wa mawasiliano.
Tofauti kati ya antena ya analogi na dijiti:
- Antena ya analogi ina faida tofauti na inafanya kazi katika masafa ya kilomita 50 kwa DVB-T. Kadiri mtumiaji anavyokuwa mbali na chanzo cha mawimbi, ndivyo ishara inavyokuwa mbaya zaidi.
- Ili kupokea TV ya kidijitali - mtumiaji hupokea picha nzuri au picha kabisa. Ikiwa iko mbali na chanzo cha mawimbi, haipokei picha yoyote.
- Antena ya dijiti inayotuma ina vichujio vilivyojengewa ndani ili kupunguza kelele na kuboresha ubora wa picha.
- Mawimbi ya analogi hutumwa moja kwa moja kwenye TV, huku mawimbi ya dijiti yanahitaji kusimbuwa kwanza. Inakuruhusu kusahihisha makosa pamoja na data kama vile kubana kwa mawimbi kwa vipengele zaidi kama vile Vituo vya Ziada, EPG, Pay TV,michezo shirikishi, n.k.
Visambazaji vya Dipole
Antena za Dipole ndio aina inayojulikana zaidi ya uelekeo wote na nishati ya masafa ya redio (RF) ya digrii 360 kwa mlalo. Vifaa hivi vimeundwa kuwa resonant kwa urefu wa nusu au robo ya masafa yaliyotumika. Inaweza kuwa rahisi kama urefu wa waya mbili, au inaweza kuzungushwa.
Dipole inatumika katika mitandao mingi ya makampuni, ofisi ndogo na matumizi ya nyumbani (SOHO). Ina kizuizi cha kawaida cha kuilinganisha na kisambazaji kwa uhamishaji wa nguvu wa juu zaidi. Ikiwa antena na kisambaza data hazilingani, uakisi utatokea kwenye laini ya upokezaji, ambayo itashusha hadhi ya mawimbi au hata kuharibu kisambaza data.
Lengo lililoelekezwa
Antena zinazoelekeza huelekeza nguvu inayomulika kwenye mihimili nyembamba, hivyo basi kupata faida kubwa katika mchakato huu. Tabia zake pia ni za pande zote. Sifa za antena inayosambaza, kama vile kizuizi na faida, pia hutumika kwa antena inayopokea. Hii ndiyo sababu antena hiyo hiyo inaweza kutumika kutuma na kupokea ishara. Faida ya antenna ya kimfano yenye mwelekeo wa juu hutumikia kuimarisha ishara dhaifu. Hii ni sababu mojawapo kwa nini hutumiwa mara kwa mara kwa mawasiliano ya umbali mrefu.
Antena ya mwelekeo inayotumika sana ni safu ya Yagi-Uda inayoitwa Yagi. Iligunduliwa na Shintaro Uda na mwenzake Hidetsugu Yagi mnamo 1926. Antena ya yagi hutumia vipengele kadhaakutengeneza safu iliyoelekezwa. Kipengele kimoja kinachoendeshwa, kwa kawaida dipole, hueneza nishati ya RF, vipengele mara moja kabla na nyuma ya kipengele kinachoendeshwa huangaza upya nishati ya RF ndani na nje ya awamu, kukuza na kupunguza kasi ya mawimbi mtawalia.
Vipengele hivi vinaitwa vipengele vya vimelea. Kipengele kilicho nyuma ya mtumwa kinaitwa kiakisi na vipengele vilivyo mbele ya mtumwa vinaitwa wakurugenzi. Antena za Yagi zina miinuko kuanzia digrii 30 hadi 80 na zinaweza kutoa zaidi ya dBi 10 za faida tulivu.
Antena ya kimfano ndiyo aina inayojulikana zaidi ya antena inayoelekezwa. Parabola ni curve linganifu, na kiakisi kimfano ni uso unaoelezea curve wakati wa mzunguko wa digrii 360 - sahani. Antena za kimfano hutumika kwa viungo vya umbali mrefu kati ya majengo au maeneo makubwa ya kijiografia.
Rediadi za sehemu zenye mwelekeo nusu
Antena kiraka ni kipenyo chenye mwelekeo nusu-mwelekeo kinachotumia utepe wa chuma bapa uliowekwa juu ya ardhi. Mionzi kutoka nyuma ya antenna hupunguzwa kwa ufanisi na ndege ya chini, na kuongeza mwelekeo wa mbele. Aina hii ya antena pia inajulikana kama antena ya microstrip. Kawaida ni mstatili na imefungwa katika kesi ya plastiki. Aina hii ya antena inaweza kutengenezwa kwa mbinu za kawaida za PCB.
Antena ya kiraka inaweza kuwa na upana wa boriti kutoka digrii 30 hadi 180 nafaida ya kawaida ni 9 dB. Antena za sehemu ni aina nyingine ya antena ya nusu-mwelekeo. Antena za sekta hutoa muundo wa mionzi ya sekta na kawaida huwekwa katika safu. Urefu wa mwanga wa antena ya sekta unaweza kuanzia digrii 60 hadi 180, na digrii 120 zikiwa za kawaida. Katika safu iliyogawanywa, antena huwekwa karibu kila moja, na kutoa ufikiaji kamili wa digrii 360.
Kutengeneza antena ya Yagi-Uda
Katika miongo iliyopita, antena ya Yagi-Uda imekuwa ikionekana katika takriban kila nyumba.
Inaweza kuonekana kuwa kuna wakurugenzi wengi ili kuongeza uelekezi wa antena. Feeder ni dipole iliyokunjwa. Kiakisi ni kipengele kirefu ambacho hukaa mwishoni mwa muundo. Viainisho vifuatavyo lazima vitumike kwa antena hii.
| Kipengele | Maalum |
| Urefu wa kipengele kinachodhibitiwa | 0.458λ hadi 0.5λ |
| Urefu wa kiakisi | 0, 55λ - 0.58λ |
| Muda wa mkurugenzi 1 | 0.45λ |
| Urefu wa mkurugenzi 2 | 0.40λ |
| Muda wa mkurugenzi 3 | 0.35λ |
| Muda kati ya wakurugenzi | 0.2λ |
| Kiakisi cha umbali kati ya dipole | 0.35λ |
| Umbali kati ya dipole na mkurugenzi | 0.125λ |
Zifuatazo ni faida za antena za Yagi-Uda:
- Faida kubwa.
- Makini ya juu.
- Utunzaji na matengenezo kwa urahisi.
- Nishati kidogo imepotea.
- Utoaji wa masafa mapana zaidi.
Zifuatazo ni hasara za antena za Yagi-Uda:
- Ina tabia ya kelele.
- Hukabiliwa na athari za angahewa.
Ikiwa vipimo vilivyo hapo juu vitafuatwa, antena ya Yagi-Uda inaweza kuundwa. Mchoro wa mwelekeo wa antenna ni mzuri sana, kama inavyoonyeshwa kwenye takwimu. Nyuso ndogo hukandamizwa na mwelekeo wa mpigo mkuu huongezeka kwa kuongeza waelekezi kwenye antena.
