Teoría de la antena: parámetros básicos
Los parámetros básicos de comunicación se analizan en este capítulo para tener una mejor idea de la comunicación inalámbrica mediante antenas. La comunicación inalámbrica se realiza en forma de ondas. Por lo tanto, debemos observar las propiedades de las ondas en las comunicaciones.
En este capítulo, vamos a discutir sobre los siguientes parámetros:
- Frequency
- Wavelength
- Emparejamiento de impedancia
- VSWR y potencia reflejada
- Bandwidth
- Ancho de banda porcentual
- Intensidad de radiación
Ahora, aprendamoslos en detalle.
Frecuencia
De acuerdo con la definición estándar, "La tasa de repetición de una onda durante un período de tiempo particular, se denomina como frequency. "
Simplemente, la frecuencia se refiere al proceso de la frecuencia con la que ocurre un evento. Una onda periódica se repite después de cada‘T’ segundos (período de tiempo). Frequency de onda periódica no es más que el recíproco del período de tiempo (T).
Expresión matemática
Matemáticamente, está escrito como se muestra a continuación.
$$ f = \ frac {1} {T} $$Dónde
f es la frecuencia de onda periódica.
T es el período de tiempo en el que se repite la onda.
Unidades
La unidad de frecuencia es Hertz, abreviado como Hz.
La figura dada arriba representa una onda sinusoidal, que se traza aquí para Voltaje en milivoltios frente al tiempo en milisegundos. Esta onda se repite cada 2 t milisegundos. Entonces, período de tiempo, T = 2t milisegundos y frecuencia, $ f = \ frac {1} {2T} KHz $
Longitud de onda
Según la definición estándar, “La distancia entre dos puntos máximos consecutivos (crestas) o entre dos puntos mínimos consecutivos (valles) se conoce como wavelength. "
Simplemente, la distancia entre dos picos positivos inmediatos o dos picos negativos inmediatos no es más que la longitud de esa onda. Puede denominarse comoWavelength.
La siguiente figura muestra una forma de onda periódica. loswavelength (λ)y la amplitud se indican en la figura. Cuanto mayor sea la frecuencia, menor será la longitud de onda y viceversa.
Expresión matemática
La fórmula para la longitud de onda es,
$$ \ lambda = \ frac {c} {f} $$Dónde
λ es la longitud de onda
c es la velocidad de la luz ($ 3 * 10 ^ {8} $ metros / segundo)
f es la frecuencia
Unidades
La longitud de onda λse expresa en unidades de longitud como metros, pies o pulgadas. El término comúnmente utilizado esmeters.
Coincidencia de impedancia
Según la definición estándar, “El valor aproximado de impedancia de un transmisor, cuando es igual al valor aproximado de la impedancia de un receptor, o viceversa, se denomina como Impedance matching. "
La adaptación de impedancia es necesaria entre la antena y los circuitos. La impedancia de la antena, la línea de transmisión y los circuitos deben coincidir para quemaximum power transfer tiene lugar entre la antena y el receptor o el transmisor.
Necesidad de emparejamiento
Un dispositivo resonante es aquel que ofrece una mejor salida en cierta banda estrecha de frecuencias. Las antenas son talesresonant devices cuya impedancia, si coincide, ofrece una mejor salida.
La potencia irradiada por una antena, será efectivamente irradiada, si el antenna impedance coincide con la impedancia del espacio libre.
Para receiver antenna, la impedancia de salida de la antena debe coincidir con la impedancia de entrada del circuito amplificador del receptor.
Para transmitter antenna, la impedancia de entrada de la antena debe coincidir con la impedancia de salida del amplificador del transmisor, junto con la impedancia de la línea de transmisión.
Unidades
La unidad de impedancia (Z) es Ohms.
VSWR y potencia reflejada
Según la definición estándar, “La relación entre el voltaje máximo y el voltaje mínimo en una onda estacionaria se conoce como Voltage Standing Wave Ratio. "
Si la impedancia de la antena, la línea de transmisión y los circuitos no coinciden, la potencia no se irradiará de forma eficaz. En cambio, parte del poder se refleja.
Las características clave son:
El término, que indica la falta de coincidencia de impedancia es VSWR.
VSWRsignifica relación de onda estacionaria de voltaje. También se llama comoSWR.
Cuanto mayor sea el desajuste de impedancia, mayor será el valor de VSWR.
El valor ideal de VSWR debe ser 1: 1 para una radiación efectiva.
El poder reflejado es el poder desperdiciado por el poder delantero. Tanto la potencia reflejada como la VSWR indican lo mismo.
Banda ancha
Según la definición estándar, “Una banda de frecuencias en una longitud de onda, especificada para la comunicación particular, se conoce como bandwidth. "
La señal, cuando se transmite o recibe, se realiza en un rango de frecuencias. Este rango particular de frecuencias se asigna a una señal en particular, para que otras señales no interfieran en su transmisión.
Bandwidth es la banda de frecuencias entre las frecuencias más altas y más bajas por las que se transmite una señal.
El ancho de banda una vez asignado, no puede ser utilizado por otros.
Todo el espectro se divide en anchos de banda para asignar a diferentes transmisores.
El ancho de banda, que acabamos de discutir, también se puede llamar como Absolute Bandwidth.
Ancho de banda porcentual
Según la definición estándar, “La relación entre el ancho de banda absoluto y la frecuencia central de ese ancho de banda se puede denominar como percentage bandwidth. "
La frecuencia particular dentro de una banda de frecuencia, en la que la intensidad de la señal es máxima, se denomina como resonant frequency. También se llama comocenter frequency (fC) de la banda.
Las frecuencias más altas y más bajas se denotan como fH and fL respectivamente.
El ancho de banda absoluto viene dado por- fH - fL.
Para saber qué tan amplio es el ancho de banda, fractional bandwidth o percentage bandwidth tiene que ser calculado.
Expresión matemática
los Percentage bandwidth se calcula para saber cuánta variación de frecuencia puede manejar un componente o un sistema.
$$ Porcentaje \ ancho de banda = \ frac {absoluto \ ancho de banda} {frecuencia central} = \ frac {f_ {H} - f_ {L}} {f_ {c}} $$Dónde
$ {f_ {H}} $ es una frecuencia más alta
$ {f_ {L}} $ es una frecuencia más baja
$ {f_ {c}} $ es la frecuencia central
Cuanto mayor sea el porcentaje de ancho de banda, mayor será el ancho de banda del canal.
Intensidad de radiación
"Radiation intensity se define como la potencia por unidad de ángulo sólido "
La radiación emitida por una antena que es más intensa en una dirección particular, indica la intensidad máxima de esa antena. La emisión de radiación en la mayor medida posible no es más que la intensidad de la radiación.
Expresión matemática
La intensidad de radiación se obtiene multiplicando la potencia radiada por el cuadrado de la distancia radial.
$$ U = r ^ {2} \ times W_ {rad} $$Dónde
U es la intensidad de la radiación
r es la distancia radial
Wrad es el poder irradiado.
La ecuación anterior denota la intensidad de radiación de una antena. La función de la distancia radial también se indica comoΦ.
Unidades
La unidad de intensidad de radiación es Watts/steradian o Watts/radian2.