Содержание
- Что такое добротность антенны?
- Почему мы используем эту меру?
- Что на это влияет?
- Как рассчитать добротность вашей антенны
- Нахождение F2 и F1
- Пример
- Альтернативный метод расчета
- Как изменить коэффициент добротности
Тамара Уилхайт - технический писатель, промышленный инженер, мать двоих детей и автор научно-фантастических фильмов и фильмов ужасов.
Что такое добротность антенны?
Коэффициент добротности или добротность настроенной схемы (включая антенны) измеряет, сколько раз ток проходит через цепь. Если у антенны коэффициент добротности 10, то ток проходит через ее катушки и конденсаторы десять раз, прежде чем излучается энергия.
Коэффициент добротности антенны является мерой эффективности излучения антенны.
Почему мы используем эту меру?
Привлекательность использования добротности в качестве меры характеристик антенны заключается в том, что она безразмерна; деление центральной частоты, используемой в тесте, на разницу между точками КСВ 5: 1 исключает единицы, давая четкое соотношение 5, 10, 20 или выше для упрощения сравнения между антеннами, независимо от их частотного диапазона.
Что на это влияет?
Любое сопротивление в цепи ухудшает добротность. Это означает, что в антенне с высокой добротностью сопротивление в пять Ом от резисторов начинает выглядеть как фиктивная нагрузка 50 Ом (с коэффициентом добротности 10).
В антеннах с высокой добротностью любые потери не только снижают добротность, но и расширяют полосу пропускания антенны. Чтобы избежать этого, загрузочные катушки для антенн и катушек индуктивности обычно изготавливают из проволоки большого сечения.
Антенны с низкой добротностью имеют низкие потери, и вам часто нужно свести потери к минимуму. Антенны с высокой добротностью хороши, если вы принимаете только сигналы, поскольку антенна с высокой добротностью почти отфильтровывает «внеполосные» сигналы. Антенна с низкой добротностью на другом диапазоне позволяет получать более широкую полосу пропускания.
Конструкция антенны влияет на добротность антенны. Патч-антенны, как показано на фото в верхней части этой статьи, по своей сути являются антеннами с высокой добротностью.
Как рассчитать добротность вашей антенны
Основное уравнение добротности антенны:
Q = (центральная частота) ÷ (2 - 1)
F2-F1 можно назвать дельтой.
Нахождение F2 и F1
Как вы для начала находите f2 и f1?
- Найдите антенный тестер или радиолюбительскую установку, которая может передавать высокий КСВ.
- Снимите антенный тюнер, если он у вас есть, с антенны, которую вы собираетесь проверить. Установите центральную частоту антенны, например 2,425 ГГц для антенны 2,40–2,45 ГГц.
- Настраивайте тестер до тех пор, пока КСВ не возрастет до 5: 1. Обратите внимание на этот момент.
- Затем увеличивайте частоту, пока КСВ не возрастет до 5: 1. Обратите внимание на частоту, на которой это соотношение было достигнуто.
Вы вычисляете Q, разделив центральную частоту на разницу между точками полосы пропускания 5: 1.
Пример
Допустим, у вас центральная частота антенны 2,4 ГГц. Он достиг КСВ 5: 1 на частотах 2,3 ГГц и 2,5 ГГц. Разница между двумя точками полосы пропускания составляет 2,5 ГГц минус 2,3 ГГц для 0,2 ГГц. Центральная частота 2,4 ГГц делится на 0,2 ГГц для антенны Q, равной 12. В случае антенны 2400 МГц, показанной здесь с частотой 1 и 2 дельта 50 МГц, коэффициент Q равен 48. Существуют логопериодические антенны, с другой стороны, с добротностью 1.
Альтернативный метод расчета
Другой способ вычислить Q - посмотреть на кривую КСВ антенны. Вы можете использовать КСВ 2: 1 в качестве определения частот один и два.
- Обратите внимание на центральную частоту, самую низкую точку на кривой КСВ. Затем обратите внимание на две точки на кривой КСВ, где КСВ равен 2,0.
- Вычтите эти две частоты друг из друга для получения дельты.
- Разделите центральную частоту на эту дельту, чтобы получить добротность антенны.
Эти приблизительные расчеты добротности не учитывают потери в коаксиальном кабеле, но это значительно усложняет вычисления, поэтому здесь они не рассматриваются. Существуют онлайн-калькуляторы для определения добротности антенны с потерями в коаксиальном кабеле.
Как изменить коэффициент добротности
Некоторые мобильные антенны имеют загрузочные катушки из проволоки большого сечения, чтобы снизить резистивные потери и увеличить добротность до максимума. Очистка стыков антенны может повысить ее эффективность, о чем свидетельствует повышение добротности.
Обычно существует компромисс между Q-фактором и полосой пропускания - чем шире полоса пропускания антенны, тем ниже Q-фактор. Чем выше нагрузка на антенну, тем выше добротность и уже полоса пропускания.
Укорочение антенны увеличивает ее добротность. Это одно из преимуществ использования антенны, длина которой составляет половину или четверть длины волны по сравнению с антенной, которая является полной длиной волны намеченной частоты сигнала. Для низких частот необходимо использовать антенну с длиной волны просто из-за размера.
Эта статья точна и правдива, насколько известно автору. Контент предназначен только для информационных или развлекательных целей и не заменяет личного или профессионального совета по деловым, финансовым, юридическим или техническим вопросам.
