Vuonna 1873 brittiläinen matemaatikko Maxwell tiivisti sähkömagneettisen kentän yhtälön – Maxwellin yhtälön.Yhtälö osoittaa, että: sähkövaraus voi tuottaa sähkökentän, virta voi tuottaa magneettikentän ja muuttuva sähkökenttä voi myös tuottaa magneettikentän ja muuttuva magneettikenttä voi tuottaa sähkökentän, mikä ennustaa sähkömagneettisen aallon olemassaolon.
Neljätoista vuotta myöhemmin, vuonna 1887, saksalainen fyysikko Heinrich Hertz suunnitteli ensimmäisen antennin testaamaan sähkömagneettisten aaltojen olemassaoloa.Langaton viestintä alkoi vuonna 1901, kun italialainen fyysikko Gulimo Marconi käytti suurta antennia kommunikoidakseen valtamerien yli.
Antennin perustoiminto: Sitä käytetään suurtaajuisen virran (tai ohjatun aallon) energian muuntamiseen radioaalloksi ja lähettämiseen avaruuteen ennalta määrätyn jakauman mukaisesti.Vastaanottoon käytettynä se muuntaa radioaaltoenergian avaruudesta korkeataajuiseksi virta- (tai ohjatun aallon) energiaksi.
Siksi antennia voidaan pitää ohjatun aallon ja säteilyn muunnoslaitteena, se on energian muuntolaite.
Antenni vahvistus
Antennin tärkeä ominaisuus riippumatta siitä, käytetäänkö sitä lähetykseen vai vastaanottoon, on antennin vahvistus.
Jotkut antennilähteet säteilevät energiaa tasaisesti kaikkiin suuntiin, ja tällaista säteilyä kutsutaan isotrooppiseksi säteilyksi.Se on kuin aurinko säteilee energiaa kaikkiin suuntiin.Kiinteällä etäisyydellä millä tahansa kulmalla mitattu aurinkoenergia on suunnilleen sama.Siksi aurinkoa pidetään isotrooppisena säteilijänä.
Kaikilla muilla antenneilla on päinvastainen vahvistus kuin isotrooppisella säteilijällä.Jotkut antennit ovat suuntaavia, eli joihinkin suuntiin siirretään enemmän energiaa kuin toisiin.Näihin suuntiin etenevän energian ja sen energian suhdetta, jota antenni ei etene suunnassa, kutsutaan vahvistukseksi.Kun vastaanottoantennina käytetään lähetysantennia tietyllä vahvistuksella, sillä on myös sama vastaanottovahvistus.
Antenni kuvio
Useimmat antennit lähettävät enemmän säteilyä yhteen suuntaan kuin toiseen, ja tällaista säteilyä kutsutaan anisotrooppiseksi säteilyksi.
Antennin suuntaavuus tarkoittaa antennin säteilykentän suhteellisen arvon ja avaruudellisen suunnan välistä suhdetta samalla etäisyydellä kaukaisella alueella.Antennin kaukokentän voimakkuus voidaan ilmaista seuraavasti
missä on suuntafunktio, etäisyydestä ja antennivirrasta riippumaton;Ovatko atsimuuttikulma ja nousukulma vastaavasti;Onko aallon numero ja on aallonpituus.
Suuntafunktio esitetään graafisesti antennin suuntakäyränä.Tason piirtämisen helpottamiseksi yleispiirustus kahdesta ortogonaalisesta päätason suunnasta.
Antennikuvio on graafinen esitys antennin säteilyenergian tilajakaumasta.Sovelluksesta riippuen antennien tulee vastaanottaa signaaleja vain yhteen suuntaan, ei muihin (esim. TV-antennit, tutka-antennit), toisaalta auton antennien tulee pystyä vastaanottamaan signaaleja kaikista mahdollisista lähetinsuunnista.
Haluttu suuntaavuus saavutetaan antennin kohdistetulla mekaanisella ja sähköisellä rakenteella.Suuntavuus ilmaisee antennin vastaanotto- tai lähetysvaikutuksen tiettyyn suuntaan.
Antennin suuntausten piirtämiseen voidaan käyttää kahta erilaista grafiikkaa – suorakulmaisia ja napakoordinaatteja.Polaarisessa kuvaajassa piste heijastetaan koordinaattitasolle pyörimisakselia (sädettä) pitkin ja mitataan säteilyn napakäyrä.Kuten alla olevassa kuvassa näkyy.
Jos spatiaalisen orientaatiograafin maksimiarvo on 1, orientaatiograafia kutsutaan normalisoiduksi orientaatiograafiksi ja vastaavaa orientaatiofunktiota normalisoiduksi orientaatiofunktioksi.Emax on sähkökentän voimakkuus suurimman säteilyn suunnassa, kun taas on sähkökentän intensiteetti saman etäisyyden suunnassa.
Suuntakaaviota tehotiheyden ja säteilysuunnan välisestä suhteesta kutsutaan tehon suuntakaavioksi.
Postitusaika: 14.2.2023
