Αυτό το κεφάλαιο εισάγει τις θεμελιώδεις παραμέτρους της ασύρματης επικοινωνίας, με στόχο την καλύτερη κατανόηση του ρόλου των κεραιών στα συστήματα επικοινωνίας. Η ασύρματη επικοινωνία πραγματοποιείται με τη μορφή ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων, γεγονός που καθιστά απαραίτητη την κατανόηση των χαρακτηριστικών διάδοσης των κυμάτων.
Σε αυτό το κεφάλαιο, θα συζητήσουμε τις ακόλουθες παραμέτρους:
•Συχνότητα
•Μήκος κύματος
• Αντιστοίχιση σύνθετης αντίστασης
•VSWR & Ανακλώμενη Ισχύς
•Εύρος ζώνης
• Ποσοστό εύρους ζώνης
• Ένταση Ακτινοβολίας
Τώρα, ας τα δούμε λεπτομερώς.
Συχνότητα:
Σύμφωνα με τον τυπικό ορισμό, η συχνότητα είναι ο αριθμός των επαναλήψεων ενός κύματος ανά μονάδα χρόνου. Με απλά λόγια, η συχνότητα περιγράφει πόσο συχνά συμβαίνει ένα συμβάν. Ένα περιοδικό κύμα επαναλαμβάνεται κάθε T δευτερόλεπτα (μία περίοδος) και η συχνότητά του είναι το αντίστροφο της χρονικής περιόδου T.
Μαθηματικά, φαίνεται ως εξής:
$$f = \frac{1}{T}$$
•Το F αντιπροσωπεύει τη συχνότητα ενός περιοδικού κύματος, ενώ
•T είναι ο χρόνος που απαιτείται για την ολοκλήρωση ενός πλήρους κύκλου.
Η συχνότητα μετριέται σε hertz, συντομογραφία Hz.
Το παραπάνω σχήμα απεικονίζει ένα ημιτονοειδές κύμα, απεικονίζοντας την τάση (σε mV) ως συνάρτηση του χρόνου (σε ms). Αυτή η κυματομορφή επαναλαμβάνεται κάθε 2t χιλιοστά του δευτερολέπτου. Συνεπώς, η περίοδός της είναι T = 2t ms και η συχνότητά της f = 1/(2t) kHz.
Μήκος κύματος:
Σύμφωνα με τον τυπικό ορισμό, η απόσταση μεταξύ δύο διαδοχικών κορυφών ή δύο διαδοχικών κοιλοτήτων ονομάζεται μήκος κύματος.
Με απλά λόγια, το μήκος κύματος είναι η απόσταση μεταξύ δύο γειτονικών θετικών κορυφών ή δύο γειτονικών αρνητικών κορυφών. Το παρακάτω σχήμα δείχνει μια περιοδική κυματομορφή, με το μήκος κύματος (λ) και το πλάτος να σημειώνονται. Όσο υψηλότερη είναι η συχνότητα, τόσο μικρότερο είναι το μήκος κύματος και αντίστροφα.
Ο τύπος για το μήκος κύματος είναι:
$$\λάμδα = \frac{c}{f}$$
•λ αντιπροσωπεύει το μήκος κύματος
•C είναι η ταχύτητα του φωτός ($3 \ επί 10^8$ μέτρα ανά δευτερόλεπτο)
•F είναι η συχνότητα
Το μήκος κύματος λ εκφράζεται σε μονάδες μήκους, όπως μέτρα, πόδια ή ίντσες. Η μονάδα που χρησιμοποιείται συνήθως είναι το μέτρο.
Αντιστοίχιση σύνθετης αντίστασης:
Σύμφωνα με τον τυπικό ορισμό, η αντιστοίχιση σύνθετης αντίστασης συμβαίνει όταν η σύνθετη αντίσταση του πομπού είναι περίπου ίση με τη σύνθετη αντίσταση του δέκτη.
Απαιτείται αντιστοίχιση σύνθετης αντίστασης μεταξύ της κεραίας και του κυκλώματος. Οι σύνθετες αντιστάσεις της κεραίας, της γραμμής μεταφοράς και του κυκλώματος θα πρέπει να αντιστοιχίζονται για να επιτευχθεί η μέγιστη μεταφορά ισχύος μεταξύ της κεραίας και του δέκτη ή του πομπού.
Η αναγκαιότητα της αντιστοίχισης
Οι συσκευές συντονισμού είναι ικανές να παρέχουν βέλτιστη έξοδο εντός ορισμένων στενοζωνικών συχνοτήτων. Ως συσκευή συντονισμού, μια κεραία μπορεί να επιτύχει καλύτερη απόδοση εξόδου όταν η σύνθετη αντίστασή της είναι σωστά προσαρμοσμένη.
•Όταν η σύνθετη αντίσταση της κεραίας ταιριάζει με την σύνθετη αντίσταση του ελεύθερου χώρου, η ισχύς που ακτινοβολείται από την κεραία θα μεταδοθεί αποτελεσματικά
•Για μια κεραία λήψης, η σύνθετη αντίσταση εξόδου της θα πρέπει να ταιριάζει με την σύνθετη αντίσταση εισόδου του κυκλώματος του ενισχυτή λήψης
•Για μια κεραία εκπομπής, η σύνθετη αντίσταση εισόδου της θα πρέπει να ταιριάζει με την σύνθετη αντίσταση εξόδου του ενισχυτή εκπομπής καθώς και με την χαρακτηριστική σύνθετη αντίσταση της γραμμής μετάδοσης
Η σύνθετη αντίσταση μετριέται σε ohms, που συμβολίζεται με το σύμβολο Z.
VSWR & Ανακλώμενη Ισχύς:
Σύμφωνα με τον τυπικό ορισμό, ο λόγος της μέγιστης τάσης προς την ελάχιστη τάση σε ένα στάσιμο κύμα ονομάζεται λόγος τάσης στάσιμου κύματος (VSWR).
Όταν οι σύνθετες αντιστάσεις της κεραίας, της γραμμής μεταφοράς και του κυκλώματος δεν ταιριάζουν, η ισχύς δεν μπορεί να ακτινοβοληθεί αποτελεσματικά. Αντίθετα, ένα μέρος της ισχύος ανακλάται πίσω.
Τα κύρια χαρακτηριστικά είναι —
•Η παράμετρος που υποδεικνύει τον βαθμό αναντιστοιχίας της σύνθετης αντίστασης ονομάζεται λόγος στάσιμου κύματος τάσης (VSWR)
•Το VSWR σημαίνει Λόγος Στάσιμου Κύματος Τάσης και αναφέρεται επίσης συνήθως ως SWR
•Όσο μεγαλύτερη είναι η αναντιστοιχία σύνθετης αντίστασης, τόσο υψηλότερη είναι η τιμή VSWR
•Για να επιτευχθεί αποτελεσματική ακτινοβολία, η ιδανική τιμή VSWR είναι 1:1
•Η ανακλώμενη ισχύς αναφέρεται στο μέρος της προς τα εμπρός ισχύος που σπαταλιέται. Η ανακλώμενη ισχύς και η VSWR ουσιαστικά περιγράφουν το ίδιο φυσικό φαινόμενο από διαφορετικές οπτικές γωνίες
Εύρος ζώνης:
Σύμφωνα με τον τυπικό ορισμό, η ζώνη συχνοτήτων εντός ενός καθορισμένου εύρους μήκους κύματος που έχει εκχωρηθεί για μια συγκεκριμένη επικοινωνία ονομάζεται εύρος ζώνης.
Όταν ένα σήμα μεταδίδεται ή λαμβάνεται, λειτουργεί εντός μιας συγκεκριμένης περιοχής συχνοτήτων. Αυτή η συγκεκριμένη περιοχή συχνοτήτων αντιστοιχίζεται σε ένα συγκεκριμένο σήμα για την αποτροπή παρεμβολών από άλλα σήματα κατά τη μετάδοση.
•Το εύρος ζώνης αναφέρεται στο εύρος συχνοτήτων μεταξύ των ορίων υψηλής και χαμηλής συχνότητας μιας μετάδοσης σήματος
• Μόλις εκχωρηθεί εύρος ζώνης, δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί από άλλους
• Ολόκληρο το φάσμα χωρίζεται σε τμήματα εύρους ζώνης, καθένα από τα οποία έχει εκχωρηθεί σε διαφορετικούς πομπούς
Το εύρος ζώνης που μόλις συζητήσαμε μπορεί επίσης να αναφέρεται ως απόλυτο εύρος ζώνης.
Ποσοστό εύρους ζώνης:
Σύμφωνα με τον τυπικό ορισμό, ο λόγος του απόλυτου εύρους ζώνης προς την κεντρική του συχνότητα ονομάζεται ποσοστό εύρους ζώνης.
Η συχνότητα εντός μιας ζώνης στην οποία η ισχύς του σήματος φτάνει στο μέγιστο ονομάζεται συχνότητα συντονισμού, γνωστή και ως κεντρική συχνότητα της ζώνης και συμβολίζεται ως fC.
•Οι υψηλότερες και χαμηλότερες συχνότητες της ζώνης συμβολίζονται ως fH και fL, αντίστοιχα
•Το απόλυτο εύρος ζώνης δίνεται από τον τύπο fH − fL
•Για να αξιολογήσουμε το πλάτος μιας ζώνης συχνοτήτων, είναι απαραίτητο να υπολογίσουμε το κλασματικό εύρος ζώνης ή το ποσοστό εύρους ζώνης της
Το ποσοστό εύρους ζώνης υπολογίζεται για να κατανοηθεί το εύρος των διακυμάνσεων συχνότητας που μπορεί να χειριστεί ένα στοιχείο ή ένα σύστημα.
•fH υποδηλώνει την υψηλότερη συχνότητα
•fL υποδηλώνει τη χαμηλότερη συχνότητα
•fc υποδηλώνει την κεντρική συχνότητα
Όσο μεγαλύτερο είναι το ποσοστό εύρους ζώνης, τόσο ευρύτερο είναι το εύρος ζώνης του καναλιού.
Ένταση ακτινοβολίας:
Η ένταση της ακτινοβολίας ορίζεται ως η ισχύς που ακτινοβολείται ανά μονάδα στερεάς γωνίας.
Μια κεραία ακτινοβολεί πιο έντονα προς ορισμένες κατευθύνσεις, οι οποίες αντιστοιχούν στη μέγιστη ένταση ακτινοβολίας της. Η μέγιστη δυνατή εμβέλεια ακτινοβολίας χαρακτηρίζεται από την ένταση ακτινοβολίας.
Μαθηματική έκφραση
Η ένταση της ακτινοβολίας λαμβάνεται πολλαπλασιάζοντας την πυκνότητα ακτινοβολούμενης ισχύος με το τετράγωνο της ακτινικής απόστασης:
Όπου U είναι η ένταση ακτινοβολίας, r είναι η ακτινική απόσταση και (Wrad) είναι η πυκνότητα ακτινοβολούμενης ισχύος.
•Το U αντιπροσωπεύει την ένταση της ακτινοβολίας
•r αντιπροσωπεύει την ακτινική απόσταση
•Wrad αντιπροσωπεύει την πυκνότητα ακτινοβολούμενης ισχύος
Η παραπάνω εξίσωση εκφράζει την ένταση ακτινοβολίας της κεραίας. Η ακτινική απόσταση μερικές φορές συμβολίζεται με το σύμβολο Φ.
Η μονάδα έντασης ακτινοβολίας είναι βατ ανά στερακτίνιο (W/sr) ή βατ ανά τετραγωνικό ακτίνιο (W/rad²).
Για να μάθετε περισσότερα σχετικά με τις κεραίες, επισκεφθείτε τη διεύθυνση:
Ώρα δημοσίευσης: 26 Μαρτίου 2026
