Problematika ant én

1. Problematika antén Ľ. Maceková - STS – 2011/12 – FEI –TU v Košiciach obr.- zdroj: http://www.ansoft.com/thewave/New_Integrated_smart_antenna_analysis.pdf

2. -každá prijímacia anténa môže byť aj vysielacou Problematika antén Izotropný žiarič (všesmerová anténa – fiktívna – často používaná ako vzťažná pri vyjadrení zisku iných antén v [dBi]) dipól (polvlnový: l=λ/2) - tiež býva referenčný,u pozem. antén smer max.príjmu k vysielaču, alebo aspoň mimo rušiaceho zdroja Smerové antény (vyžarovaný výkon sústredený do užšieho lúča smerová charakteristika tvarovaná konštrukčným prevedením antény) reflektor– pasívny prvok antény – odráža e-m žiarenie na žiarič,formuje tvar charakteristiky, zvyšuje zisk žiarič – aktívny prvok antény – napr. polvlnový dipól direktory – pasívne prvky antény – formujú tvar charakteristiky, zvyšujú zisk smer dopadajúceho e-m žiarenia - signálu - toto sú antény typu Yagi

3. - smerový uhol antény α (smerové charakteristiky v polárnych súradniciach) – tiež nazývaný šírka zväzku (beam width) - jednoduchý dipól; G ...výkonový zisk Gmax- 3 dB = 50% - pri smerových anténach je energia sústredená do menšieho priestorového uhla a orientovaná určitým smerom – na rozdiel od izotrop.žiariča Gmax= 100% α žiarič (dipól) -3dB - dipól s reflektorom - hlavný lalok - zadný lalok (tiež môže byť hlavný a ďalšie) - postranný lalok

4. Obr. Ukážka anténovej charakteristiky v pravouhlých súradniciach (rovina „E“, horizontálna) pre typickú 10-prvkovú Yagi-anténu a v polárnych súradniciach

5. Obr.: Interferencia (spolupôsobenie) iných, nežiadúcich vysielačov v súvislosti so smerovou charakteristikou antény [4]

6. Reflektorové antény – parabolové, „tanierové“ (Dish) antény (ale sú aj iné než parabolové)- sú tiež smerové, s vysokou smerovosťou (úzky zväzok – asi 3° pri malých, 1° pri veľkých ant.) reflektor žiarič (feed, feedhorn) Ofsetová (výrez z hornej časti parabolickej plochy – výhody: menší rozmer, nenasneží ...) - spredu napájaná Symmetrická spredu napájaná (žiarič je vpredu, na strane dopadajúceho e-m žiarenia) - k feedhornu je pripojený polarizátor a konvertor) Ofsetová – Cassegrain (2 reflektory; jeden menší ...) - frekvenčný prevod signálu Offset-Fed, Gregorian

7. Feedhorn – napájač - so živou časťou - satelitnej antény - slúži na výber vlnenia požadovanej polarizácie a frekvencie a potlačenie iných - nežiadúcich signálov. Zároveň efektívne nasmeruje užitočný signál do ďalších LNB obvodov. - hrdlo napájača (vlnovod) -sonda – to je skutočný aktívny prvok antény - servomotor – natáča polarizačnú sondu zdroj: http://www.geo-orbit.org/sizepgs/tuningp2.html

8. Rôzne typy antén: lieviková (horn) ¼ vlnová anténová skupina planárna (patch) WiFi s parabolovým refl. Patch-anténa;pole (array) 4x4, d=0,85λ0 rámová (slučková) anténa

9.  wireless hacking anténový systém – pre zvýšenie zisku Yagi–ant. v puzdre – pre WLAN, 2,4GHz, 14,5 dB

10. Zisk antény všeobecne : G = 4π.(intenzita radiácie/ vstupný výkon antény) - vzhľadom k izotrop.žiariču: Zisk parabolovej antény (kruhovej) v závislosti od jej konštrukcie: ηA ... efektív.vyžarovacia plocha antény-závisí od smeru nastavenia=Aef A ... apertúra (fyzikálna plocha, kruh cez ktorý prechádza e-m žiarenie) η ... účinnosť apertúry (0,35-0,75) λ ... vlnová dĺžka ... pozn.: G izotrop. antény je 1 (t.j. 0 dB) GdBi = 10 log G [dBi] D [m] ... priemer taniera (alebo reflektora, alebo poľa vyžarujúcich prvkov – apertúry) Príklad: η=55%, f=11GHz, D=1m. G=? - zisk v reáli je vždy < než udáva výrobca (pripojenie, nasmerovanie a ďalšie nepriaznivé podmienky)

11. empirický vzorec pre zisk parabolovej antény: H V alebo: G = 5,428 .(D/λ)2 - väčšinou čím väčšie rozmery, tým väčší zisk (ale zisk nezávisí len od rozmerov): Φ 0,60 m .... cca 35 dBi Φ 1,5 m .......cca 43 dBi a ešte 3-decibelovášírka zväzku paraboly: [°]

12. smerová char. parabolovej ant. má väčšinou kruhový alebo elipt. prierez; pre tvarovanie pokrytia ľubovoľného územia (footprint) sa použije anténa s viacerými žiaričmi, napájanými s rôznou fázou  tvarovanie prierezu priestorovej charakteristiky Express MD1 footprint;Asia , part of the European continent HOTBIRD SERIES

13. G/T antény .... dôležitý parameter; - T závisí od výkonu z postr. lalokov, elev. uhla danej družice (čím menší, tým horšie, f/D ... pomer ohniskovej vzdialenosti a priemeru taniera, - často sa uvádza prevádzkový zisk antény Gp(do zisku je zahrnutý prenos zo žiariča na konvertor, nepresnosť zamerania a polarizačné chyby) • Impedancia antény (vstupná impedancia): • Z = U / I na svorkách antény (Ohmov zákon platí  ) • – býva 150 Ω, 300Ω , 50Ω • opäť platí: vysoká dôležitosť impedančného prispôsobenia • musí byť Zant = Zkábla !!!

14. Smart-antény – s prepínaním charakteristiky (prepínanie antén – diverzitný príjem) - s adaptívnou zmenou charakteristiky - s fázovým poľom –pole malých vyžarujúcich plošiek napájaných podľa určitého algoritmu (programovo riadené výkony a fázy)

15. interference Smart antenna systems top view(horizontal) 5 4 6 3 7 2 1 8 user 9 16 10 15 11 14 12 13 Switched array (predetermined)

17. Doplnenie ku kvalite príjmu: Ešte nás zaujíma šumový prah družicového prijímača ... S/N ... t.j. najmenšia hodnota C/N, pre ktorú ešte obraz nie je neprijateľný (S/N býva asi 8dB a menší)

18. Nastavenie antény ... 

19. Referencie: [4] L.Z.Riberio:Advanced Satellite Communications- VSAT, prezentácia G.Mason Univ., 2001