ЛПА (лінійний пасивний антенный пристрій) – це важливий компонент системи ДМВ (двомодової передачі даних), яка використовується в бездротових комунікаціях. Оптимальне розрахункове значення ЛПА відіграє ключову роль в забезпеченні ефективної передачі та прийому сигналу. Як правильно провести розрахунки для досягнення оптимальних показників, розглянемо далі.
Першим кроком при розрахунку ЛПА є визначення частотного діапазону роботи антени. Це важливо для вибору відповідних формул та алгоритмів розрахунку.
Якщо відомий частотний діапазон, наступним кроком є визначення внутрішнього опору та індуктивності антени. Для цього можна використовувати різні методи вимірювань та тестування. Після отримання значень внутрішнього опору та індуктивності, можна переходити до розрахунку довжини ЛПА.
Довжину ЛПА можна розрахувати за допомогою формули в залежності від діапазону частот.Оптимальні параметри ЛПА забезпечать ефективне випромінювання та прийом сигналу.Проте, окрім формул та алгоритмів, безліч факторів може впливати на кінцеві результати розрахунків. Це просторове розташування антени, характеристики навколишнього середовища, електричний шум та інтерференції. Важно враховувати всі ці фактори під час розрахунків, щоб досягти оптимальних показників ЛПА.Таким чином, правильний розрахунок ЛПА ДМВ антени відіграє важливу роль у забезпеченні ефективної передачі та прийому сигналу. Належний вибір формул та алгоритмів, а також врахування впливу факторів, дозволить досягти оптимальних результатів. За необхідності завжди має сенс проконсультуватися з професіоналами в цій галузі для отримання більш точних даних.Як вибрати правильну формулу розрахунку ЛПА ДМВ антени?Для вибору правильної формули розрахунку ЛПА ДМВ антени необхідно враховувати ряд факторів, таких ...як:Частота роботи антени;Тип антени;Електричні характеристики антени;Тип радіообладнання, з яким антена буде використовуватися;Експлуатаційні умови та вимоги до радіосистеми.Існує кілька розрахункових формул для визначення лПа ДМВ антени, кожна з яких підходить для певного типу антен і радіосистем:Тип антениФормула розрахунку лПа ДМВДипольна антеналПа = 2.15 * (h/λ)Правильна антеналПа = 2 * D * (n / λ)Параболічна антеналПа = 70 * (D / λ)У цих формулах h позначає висоту розміщення антени над землею, λ - довжину хвилі, D - діаметр антени, n - коефіцієнт наповнення. Необхідно вибрати формулу, яка відповідає типу антени та вимогам до радіосистеми.враховувати, що розрахунок ЛПА ДМВ антени є лише попередньою оцінкою та припущенням. У реальних умовах на практиці можуть виникати додаткові перешкоди та фактори, які не враховані в розрахунках.Тому перед вибором та встановленням антени рекомендується провести додаткові вимірювання та тести з використанням радіообладнання, щоб визначити оптимальну відстань дії та ефективність антени.Крок 1: Визначення цілі використанняПеред тим як розпочати розрахунок лінійної відстані (ЛПА) ДМВ (Далекі Магістральні Радіохвилі) антени, необхідно визначити мету використання цієї антени. Мета використання вплине на вибір конкретного методу та формули розрахунку.Ось кілька поширених цілей використання ДМВ антен:Мета використанняОписЗв'язок на далекі відстаніВикористовується для передачіінформації на великі відстані, наприклад, для забезпечення зв'язку між віддаленими населеними пунктами.Телекомунікаційні системи Використовується для передачі даних або голосу в мережах зв'язку, таких як мобільні оператори чи провайдери інтернету. Радіолокація Використовується для виявлення та дослідження об'єктів на далеких відстанях, наприклад, у системах радіонавігації. Визначення цілі використання допоможе вибрати правильний метод та формули розрахунку ЛПА. Наприклад, для зв'язку на далекі відстані можуть бути використані формули, засновані на Фризовій зоні, а для телекомунікаційних систем - на моделі характеристик радіохвилі та поширення сигналу.
Крок 2: Вивчення вимог та обмежень
Перед тим, як розпочати розрахунок ЛПА ДМВ антени, необхідно вивчити вимоги та обмеження, які можуть вплинути на результати розрахунку. Це дозволить коректно визначити параметри антени та забезпечити її ефективну роботу.Один з основних факторів, які потрібно врахувати, – це вимоги, що пред'являються стандартами та нормативними документами. Наприклад, для радіоелектронних засобів можуть бути встановлені обмеження на вихідну потужність, розміри антени, частотний діапазон та інші параметри. Ознайомлення з такими вимогами та їх урахування під час розрахунків допоможе уникнути проблем у майбутньому.Також варто звернути увагу на навколишнє середовище та умови експлуатації антени. Розрахунок ЛПА ДМВ антени повинен враховувати такі фактори, як кліматичні умови, наявність перешкод (будівель, дерев та ін.), вимоги до рівня перешкод, електромагнітної сумісності та інші фактори, які можуть вплинути на роботу антени.Нарешті, при вивченні вимог та обмежень варто звернути увагу на конкретні завдання, які повинна виконувати антена. Залежно відцілей використання антени (наприклад, передача даних, зв'язок, радіонавігація тощо), її параметри можуть відрізнятися. Наприклад, для зв'язку на великі відстані можна використовувати антени з великим підсиленням, а для передачі даних на короткі відстані – антени з меншим підсиленням та широкою діаграмою направленості.В цілому, вивчення вимог та обмежень є важливим етапом у розрахунку лпа ДМВ антени. Це дозволяє визначити основні параметри антени та забезпечити її ефективну роботу відповідно до вимог та умов експлуатації.Крок 3: Розрахунок коефіцієнта підсиленняДля розрахунку коефіцієнта підсилення використовуються такі формули:Для лінійної поляризації: G = (4πAe)/λ^2Для кругової поляризації: G = (πAe)/λ^2G - коефіцієнт підсиленняAe - площа ефективного випромінювання антени [м^2]λ - довжина хвилі сигналу [м]Знаючи площу ефективного випромінювання антени та довжину хвилі сигналу, можна легко розрахувати коефіцієнт посилення. Коефіцієнт посилення дозволяє визначити, наскільки сильно антена посилить сигнал і чи буде сигнал достатньо сильним для передачі даних або забезпечення зв'язку.Після розрахунку коефіцієнта посилення можна перейти до наступного кроку - розрахунку дальності дії ДМВ антени та визначення лпа (рівня пасивних перешкод).Крок 4: Визначення резонансної частотиВизначення резонансної частоти може бути виконано за допомогою спеціальних інструментів та обладнання. Один з методів полягає у подачі різних частотних сигналів на антену з подальшим вимірюванням рівня сигналу на різних частотах. Резонансна частота буде тією, на якій рівень сигналу досягає максимального значення.Частота, МГц
Рівень сигналу, дБм 100 -20 200 -15 300 -10 400 -5 500 0 600 5 У наведеній таблиці показані виміряні значення рівня сигналу при різних частотах. З таблиці можна побачити, що на частоті 500 МГц рівень сигналу досягає найвищого значення (0 дБм), що вказує на наявність резонансної частоти. Саме на цій частоті антена буде працювати найефективніше.
Крок 5: Вибір типу антени
Є кілька типів антен, які можуть бути застосовані для роботи в ДМВ-діапазоні:
- Хвилеводні антени - такі антени являють собою трубу або провід, в якій відбувається розповсюдження електромагнітних хвиль. Вони мають високу діаграму направленості та високу ефективність передачі сигналу.Волновідні антени вимагають точного позиціонування та мають вузьку направленість.Штирьові антени - це найпростіший варіант антени, що являє собою вертикальний стержень. Вони використовуються для рівномірного розповсюдження сигналу в усіх напрямках. Штирьові антени мають невисоку ефективність передачі сигналу, але володіють широким кутом направленості.Параболічні антени - це антени, які мають форму параболоїда, на якому розташований радіовипромінювач. Вони мають дуже високу діаграму направленості та ефективність передачі сигналу. Параболічні антени забезпечують дальність і високу чутливість прийому сигналу.При виборі типу антени необхідно враховувати конкретні вимоги та умови експлуатації. Часто важливими факторами є дальність передачі, вимоги до направленості та чутливості сигналу. Також слід враховувати бюджет і габарити системи, які можуть суттєво впливати на вибір типу антени.Важливо пам’ятати, що для розрахунку ЛПА ДМВ антени слід враховувати характеристики вибраного типу антени, такі як підсилення та діаграма направленості. Ці параметри вплинуть на ефективність роботи антени в цілому.Крок 6: Розрахунок розмірів антениРозрахунок розмірів антени необхідний для визначення оптимального робочого діапазону та ефективної передачі й прийому сигналу. Розміри антени впливають на направленість і підсилення сигналу, а також на його ширину й дальність покриття.Для розрахунку розмірів антени використовуються наступні величини:Довжина хвилі (λ) - фізичний параметр, який визначає характеристики сигналу. Розраховується за формулою: λ = c / f, де c - швидкість світла, f - частота сигналу.Подвійна довжина хвилі (λ/2) - це половина довжинихвилі та визначає розмір антени.Висота антени (H) - вертикальна відстань від центру антени до землі. Залежить від необхідної дальності покриття та радіусу дії сигналу.Ширина антени (W) - горизонтальна відстань між її краями. Визначає ширину діаграми напрямленості.Глибина антени (D) - відстань від передньої до задньої сторони антени. Впливає на її направленість і підсилення сигналу.Розміри антени можна розрахувати за наступними формулами:Висота антени (H) = λ/2 * k, де k - коефіцієнт, що залежить від вимог проєкту та типу антени.Ширина антени (W) = λ/2 * n, де n - коефіцієнт, що залежить від типу антени та діаграми напрямленості.Глибина антени (D) = λ/2 * m, де m - коефіцієнт, що залежить від типу антени та робочої частоти.Отримані значення розмірів антени необхідно звірити з вимогами проекту та вибрати оптимальні значення для досягнення необхідних характеристик сигналу.Крок 7: Визначення необхідних матеріалів і компонентівПісля розрахунку LPDA антени для ДМВ важливо визначити необхідні матеріали та компоненти, які знадобляться для її виготовлення. Ось список основних матеріалів і компонентів, які зазвичай використовуються при створенні такої антени:Алюмінієві трубки різних довжин і діаметрів для виготовлення радіаторів і рефлекторів;Кріпильні елементи: гвинти, гайки, шайби та інші деталі для з'єднання компонентів;Кабельна роз'ємна система, що включає роз'єми, адаптери та кабелі для підключення антени до передавача або приймача;Монтажні елементи, такі як кронштейни або стійки для кріплення антени на щоглі, даху чи іншій підходящій поверхні;Ізоляційні матеріали, такі як термоусадкова трубка, для захисту з'єднань від впливу навколишнього середовища;[Iнструменти для виготовлення та збору антени, такі як викрутки, плоскогубці, припій для пайки та паяльники;При виборі матеріалів та компонентів важливо враховувати вимоги до роботи антени, такі як стійкість до погодних умов, електромагнітна сумісність, радіочастотні характеристики та інші особливості.Крок 8: Перевірка отриманих результатівПісля проведення всіх розрахунків лпа ДМВ антени необхідно перевірити отримані результати на відповідність вимогам та заданим критеріям.Важливо впевнитися, що розраховане значення лпа не перевищує максимально допустимого рівня, встановленого стандартами. Якщо отримане значення лпа перевищує допустимий рівень, необхідно провести коригування конструкції або параметрів антени.Перевірка може виконуватися як аналітично, так і експериментально. Аналітична перевірка грунтується на розрахункових формулах і методах, які були використані при розрахунку лпа. Експериментальна перевірка передбачає вимірювання лпа за допомогою спеціальних вимірювальних приладів.У разі невідповідності отриманих результатів вимогам і заданим критеріям необхідно провести додаткові розрахунки або модифікувати антену до досягнення бажаного рівня лпа.