Fagstoff

Mottakerantenners karakteristiske egenskaper

Publisert: 13.03.2010, Oppdatert: 03.03.2017
  • Innbygg
  • Enkel visning
  • Lytt til tekst
  • Skriv ut

Forskjellige typer antenner har forskjellige egenskaper. Disse går dels på antennens mekaniske egenskaper som fysisk størrelse og styrke, vindlast og styrbarhet, og dels på deres evne til å ta i mot ønskede signaler og undertrykke uønskede signaler – karakteristiske egenskaper.

Utrykk som brukes for å beskrive antenners karakteristiske egenskaper

  • antennevinning
  • direktivitet
  • polarisasjon
  • effektivt areal
  • impedans

 

Antennevinning

Antennevinning (gain) er et mål for antennens forsterking av signalet i mottakerretningen, sammenliknet med en referanseantenne. Ofte er referanseantennen en tenkt punktformet antenne, kalt en isotropisk antenne, som tar i mot signaler like godt fra alle retninger. Bruker vi en isotropisk antenne som referanse oppgir vi antennevinningen i dBi.
Vi kan beregne antennevinning med følgende formel:

G=4πAeλ2


Hvor Ae er antennens effektive areal, og λ er bølgelengden i meter.

Om vi setter cf inn for λ, hvor c er lyshastigheten i m/s og f er frekvensen i Hz, kan vi omskrive formelen for antennevinning:

G = 4πAef2c2

Direktivitet

Direktivitet (retningsvirkning) angir hvor godt en antenne skiller ut signaler fra en bestemt retning. Vi beskriver gjerne antennens direktivitet med strålediagrammer. Et viktig mål for å beskrive antennens direktivitet er antennens åpningsvinkler (også kalt strålebredde). Et fullstendig bilde av antennes direktivitet får vi bare med å se på et tredimensjonalt strålediagram, men som oftest ser vi bare på ett snitt i horisontalplanet og ett i vertikalplanet og oppgir åpningsvinkler i disse planene.

AntennedigramAntennedigram 

I dette todimensjonale diagrammet vises strålingsmønstret i horisontalplanet for en antenne. Skalaen er i dBi. Vi har både positive og negative verdier og kan lese ut antennevinning direkte fra diagrammet.

I andre diagrammer brukes maksimal antennevinning som nullreferanse og vi har bare negative verdier i diagrammet. Da kan vi ikke finne antennevinning direkte fra diagrammet, men må kjenne denne.
Åpningsvinkelen som er markert med blått kalles også halveffekt-åpningsvinkel.
Den grønne ringen som er lagt på ved 0 dBi i diagrammet representerer strålingsmønstert for referanseantennen.
Front/bak-forholdet sier noe om hvor mye antennen demper signaler rett bakfra og er en verdi vi ofte finner i tekniske data for antenner.

Polarisajon

Figurene viser eksempler på forskjellige typer polarisasjon:

 

Horisontal polarisasjonHorisontal polarisasjon 

Vertikal polarisasjonVertikal polarisasjon 

LH Sirkulær polarisasjonLH Sirkulær polarisasjon  

Polarisasjon

Elektromagnetiske bølger kan ha forskjellig polarisasjon, det vil si i hvilket plan bølgene svinger. Antennener må konstrueres for den polarisajonen vi ønsker å motta.

Effektivt areal

En antennes effektivt areal er et mål for antennens evne til å absorbere energien i de elektromagnetiske bølgene som treffer antennen og overføre den til antennekabelen som elektrisk strøm. Vi finner det effektive arealet ved å multiplisere arealet av antennens maksimale fysiske stråleåpning (apertur) mot bølgefronten med en virkningsgrad ηap som angir hvor effektivt dette arealet utnyttes. Vanlige verdier for ηap er mellom 0,45 og 0,65.

Om vi ser på en parabolantenne kan det effektive arealet reduseres av blant annet skyggen fra fødeelementet, ujevnheter i speilets overflate, høy strålevinkel inn mot fødeelementet og ohmsk oppvarming av antenneelementet.

Impedans

Antenner har en karakteristisk impedans. For effektiv overføring av energi fra antennen til mottakeren må tilkoplingene til antennen være impedanstilpasset.

Beregninger på sirkulær parabolantenne

Skal vi beregne antennevinningen til en antenne må vi kjenne det effektive arealet. En sirkulær parabols fysiske areal mot bølgefronten er gitt ved:

Ap=πr2=πD24

Hvor r er parabolens radius og D er parabolens diameter.

Effektiv areal

Ae=ηapAp

For parabolen kan vi altså regne:

Ae=ηapπD24

Innsatt i formelen for antennevinning får vi:

G=4πηapπD2λ24=ηapπDλ2

Relatert innhold

Faglig