5G هوائي الشبكة
حساب كسب الهوائي
2021-10-22 www.whwireless.com
يقدر بـ 6 دقائق لإنهاء القراءة
يعد كسب الهوائي جزءًا مهمًا جدًا من بنية معرفة الهوائي ، وهو بالطبع أيضًا أحد المعلمات المهمة لاختيار الهوائيات. يلعب كسب الهوائي لجودة تشغيل نظام الاتصالات أيضًا دورًا كبيرًا ، بشكل عام ، يعتمد الكسب بشكل أساسي على تقليل عرض رفرف الإشعاع الرأسي ، وفي المستوى الأفقي للحفاظ على أداء الإشعاع متعدد الاتجاهات.
أ ، تعريف كسب الهوائي.
هوائي في اتجاه معين قوة الإشعاع كثافة التدفق والهوائي المرجعي في نفس قدرة الإدخال عند الحد الأقصى لنسبة كثافة تدفق قدرة الإشعاع.
→ تحتاج إلى الانتباه إلى النقاط التالية.
(1) إذا لم يتم تمييز كسب الهوائي بشكل خاص ، يُشار إلى الكسب الأقصى لاتجاه الإشعاع.
(2) في ظل نفس الظروف ، كلما زاد الكسب ، كان الاتجاه أفضل ، كلما انتشرت الموجة ، أي المسافة المقطوعة تزداد. ومع ذلك ، لن يتم ضغط عرض سرعة الموجة ، وكلما ضاق رفرف الموجة ، مما يؤدي إلى ضعف انتظام التغطية.
(3) الهوائيات هي أجهزة سلبية ولا تولد طاقة. كسب الهوائي هو فقط القدرة على تركيز الطاقة بشكل فعال في اتجاه معين للإشعاع أو استقبال الموجات الكهرومغناطيسية.
ثانيًا ، معادلة حساب كسب الهوائي
يمكننا أن نتعلم من تعريف كسب الهوائي وكسب الهوائي وأن خريطة اتجاه الهوائي لها علاقة وثيقة ، فكلما كان اللوح الرئيسي أضيق ، كلما كان الغطاء الثانوي أصغر ، زاد الكسب.
(1) بالنسبة للهوائي المكافئ ، يمكن تقريب الكسب بالمعادلة التالية.
G (ديسيبل) = 10Lg {4.5 × (D / λ0) ^ 2}
*لاحظ أن
D: القطر المكافئ
λ0: الطول الموجي للتشغيل المركزي
4.5: بيانات تجريبية تم التحقق من صحتها إحصائيًا
2.4 جيجا هرتز 13 ديسيبل ثنائي القطب شامل الاتجاهات هوائي MIMO - موصل أنثى من النوع N
(2) بالنسبة للهوائي المستقيم متعدد الاتجاهات ، يمكن أيضًا استخدام المعادلة التالية للتقريب
G (ديسيبل) = 10Lg {2L / λ0}
*لاحظ أن
L: طول الهوائي
λ0: الطول الموجي المركزي للعمل
ثالثًا ، اكتساب القوة ونقلها
خرج إشارة التردد اللاسلكي من مرسل الراديو ، عبر المغذي (الكبل) إلى الهوائي ، عن طريق الهوائي على شكل إشعاع الموجة الكهرومغناطيسية. بعد أن تصل الموجة الكهرومغناطيسية إلى مكان الاستقبال ، يتم استقبالها بواسطة الهوائي (يتم استقبال جزء صغير جدًا من الطاقة) وإرسالها إلى جهاز استقبال الراديو من خلال وحدة التغذية. لذلك من المهم جدًا في هندسة الشبكات اللاسلكية حساب قدرة الإرسال لجهاز الإرسال والقدرة الإشعاعية للهوائي.
القدرة المرسلة للموجة الراديوية هي الطاقة في نطاق تردد معين وعادة ما يتم قياسها أو قياسها بطريقتين.
القدرة (W): مستوى خطي نسبة إلى 1 واط (واط).
ربح (ديسيبل): مستوى نسبي بالنسبة إلى 1 ملي واط (ملي واط).
→ يمكن تحويل التعبيرين إلى بعضهما البعض.
ديسيبل = 10 × سجل [القوة ميغاواط]
ميغاواط = 10 ^ [كسب ديسيبل ميلي واط / 10 ديسيبل ميلي واط]
في الأنظمة اللاسلكية ، تستخدم الهوائيات لتحويل الموجات الحالية إلى موجات كهرومغناطيسية ، وفي عملية التحويل تقوم أيضًا "بتضخيم" الإشارات المرسلة والمستقبلة. يقاس كسب الهوائي بوحدة "dBi".
نظرًا لأن طاقة الموجة الكهرومغناطيسية في النظام اللاسلكي يتم إنشاؤها عن طريق تضخيم طاقة الإرسال لجهاز الإرسال والهوائي المتراكب ، وبالتالي فإن قياس طاقة الإرسال ، أفضل قياس هو الكسب (ديسيبل) ، على سبيل المثال ، الطاقة جهاز الإرسال 100 ميجا واط ، أو 20 ديسيبل ؛ كسب الهوائي هو 10dBi ، إذن.
إجمالي طاقة الإرسال = قدرة الإرسال (ديسيبل) + كسب الهوائي (ديسيبل)
= 20 ديسيبل + 10 ديسيبل
= 30 ديسيبل
أو: = 1000 ميجا واط = 1 واط
[حكم 3dB].
→ كل ديسيبل مهم في نظام "الطاقة المنخفضة" ، ولا سيما تذكر "قاعدة 3dB".
كل زيادة أو نقصان بمقدار 3 ديسيبل تعني مضاعفة الطاقة أو خفضها إلى النصف: -3 ديسيبل = 1/2 القدرة
-3 ديسيبل = 1/2 قوة
-6 ديسيبل = 1/4 قوة
+3 ديسيبل = 2x قوة
+6 ديسيبل = 4x قوة
على سبيل المثال ، 100 ميغاواط لها قدرة إرسال لاسلكية تبلغ 20 ديسيبل ميلي واط ، بينما تبلغ قوة نقل 50 ميغاواط 17 ديسيبل ميلي واط ، و 200 ميغاواط بقوة إرسال تبلغ 23 ديسيبل ميلي واط.
مؤشرات المعلمة الرئيسية للهوائي
الهوائي نسبة الأمام إلى الخلف هي نسبة كثافة تدفق الطاقة في اتجاه الإشعاع الأقصى للرفرف الرئيسي (المحدد كـ 0 °) إلى أقصى كثافة تدفق الطاقة بالقرب من الاتجاه المعاكس (المحدد ضمن 180 ° ± 30 °) F / B = 10log (القوة الأمامية / القوة الخلفية).
زاوية الميل الكهربائي لأسفل هي أقصى إشعاع موجه على سطح الإشعاع العمودي لهوائي الاتصال وزاوية الهوائي العادية.
هوائي الاتصالات مقسم إلى هوائي مائل ثابت للأسفل وهوائي مائل كهربائي وفقًا لما إذا كان يدعم ضبط الميل لأسفل كهربائيًا: يشير هوائي الميل الثابت لأسفل إلى هوائي زاوية الميل الثابت لأسفل المتولد عن تخصيص السعة والطور لمجموعة وحدة إشعاع الهوائي وفقًا لـ طلب تغطية لاسلكية وهوائي الميل الكهربائي يشير إلى اختلاف الطور لوحدات الإشعاع المختلفة في المصفوفة من خلال وحدة إزاحة الطور لإنتاج حالة إمالة لأسفل للإشعاع الرئيسي ، وعادة ما تكون حالة الميل لأسفل لهوائي الميل الكهربائي فقط ضمن نطاق زاوية معين قابل للتعديل.
في اتجاه الرسم التخطيطي عادة ما يكون هناك سديحتان أو أكثر ، وهي أكبر سديلة تسمى السديلة الرئيسية ، وتسمى بقية السديلة السديلة الثانوية. تُعرَّف الزاوية بين نقطتي نصف القدرة للرفرف الرئيسي على أنها عرض رفرف (شعاع) مخطط اتجاه الهوائي. يسمى عرض رفرف نصف القوة (الزاوية). كلما كان عرض الرفرف الرئيسي أضيق ، كلما كان الاتجاه أفضل ، زادت القدرة على مقاومة التداخل. بشكل عام ، كلما كان عرض الحزمة الرئيسية للهوائي أضيق ، زاد كسب الهوائي.
كسب الهوائي وحجم الهوائي وعرض الحزمة للعلاقة.
كلما كان "الإطار" أكثر انبساطًا ، كانت الإشارة أكثر تركيزًا ، وكلما زاد الكسب ، زاد حجم الهوائي ، وكلما ضاق عرض الحزمة.
→ 3 نقاط مهمة يجب الانتباه إليها بشكل خاص
1. الهوائيات هي أجهزة سلبية ولا تولد طاقة. كسب الهوائي هو فقط القدرة على تركيز الطاقة بشكل فعال في اتجاه معين لإشعاع أو استقبال الموجات الكهرومغناطيسية.
في الشكل 2 ، يتم إنشاء كسب الهوائي عن طريق تراكب المذبذبات. كلما زاد الكسب ، زاد طول الهوائي. ربح زيادة 3 ديسيبل ، ضعف الحجم.
3 ، كلما زاد كسب الهوائي ، كلما كانت الاتجاهية أفضل ، وكلما زادت الطاقة المركزة ، كانت رفرف الموجة أضيق.
نسبة الموجة الدائمة للجهد الهوائي (VSWR) هي الهوائي كحمل خط نقل غير استهلاكي ، في خط النقل على طول موجة الجهد الدائمة المتولدة على الرسم البياني ، نسبة قيمتها القصوى إلى القيمة الدنيا.
يتم إنشاء نسبة VSWR ، ويرجع ذلك إلى أن انتقال طاقة الموجة العارضة إلى طرف إدخال الهوائي لا يتم امتصاصه (الإشعاع) الناتج عن تكرار الموجة المنعكسة وتشكيلها. كلما كان VSWR أكبر ، كلما كان الانعكاس أكبر ، كانت المباراة أكثر فقراً. في نظام الاتصالات المتنقلة ، تكون المتطلبات العامة لـ VSWR أقل من 1.5.
جهد إشارة دخل الهوائي ونسبة الإشارة الحالية ، والمعروفة باسم مقاومة دخل الهوائي. عام هوائي الاتصالات المتنقلة مقاومة المدخلات من 50.
مقاومة الإدخال وهيكل الهوائي وحجمه وطوله الموجي ، في نطاق تردد العمل المطلوب ، بحيث تكون مقاومة الإدخال للجزء التخيلي صغيرة جدًا والجزء الحقيقي قريب جدًا من 50 درجة ، وهو الهوائي وخط التغذية في مقاومة جيدة يجب أن تكون المباراة.
تحدث ظاهرة التشكيل البيني عن طريق نطاق التردد خارج اثنين أو أكثر من ترددات الموجات الحاملة المختلطة في النطاق بعد مكونات التردد الجديدة ، مما يؤدي إلى ظاهرة تدهور أداء النظام. سلطة عليا إرسال الإشارات عادةً ما يتم خلطها لإنتاج إشارات التشكيل البيني التي تنتهي في نطاق الاستقبال ، حيث تكون الإشارة التي يستقبلها هوائي المحطة الأساسية عادةً ذات قدرة منخفضة. إذا كانت إشارة التشكيل البيني ذات طاقة مماثلة أو أعلى من الإشارة الفعلية المستقبلة ، يمكن للنظام أن يخطئ في إشارة التشكيل البيني للإشارة الحقيقية.
تمثل العزلة نسبة الإشارة التي يتم تغذيتها إلى منفذ واحد (استقطاب واحد) لهوائي الاستقطاب المزدوج الذي يظهر في المنفذ الآخر (الاستقطاب الآخر).
www.whwireless.com
