Nel 1873, il matematico britannico Maxwell riassunse l'equazione del campo elettromagnetico: equazione di Maxwell.L'equazione mostra che: la carica elettrica può produrre campo elettrico, la corrente può produrre campo magnetico, e il campo elettrico variabile può anche produrre campo magnetico, e il campo magnetico variabile può produrre campo elettrico, che prevede l'esistenza dell'onda elettromagnetica.
Quattordici anni dopo, nel 1887, il fisico tedesco Heinrich Hertz progettò la prima antenna per testare l'esistenza delle onde elettromagnetiche.La comunicazione wireless iniziò nel 1901 quando il fisico italiano Gulimo Marconi utilizzò una grande antenna per comunicare sugli oceani.
La funzione di base dell'antenna: viene utilizzata per convertire l'energia della corrente ad alta frequenza (o onda guidata) in onde radio e trasmetterla nello spazio secondo una distribuzione predeterminata.Quando viene utilizzato per la ricezione, converte l'energia delle onde radio dallo spazio in energia di corrente ad alta frequenza (o onda guidata).
Pertanto, l'antenna può essere considerata un dispositivo di conversione di onde guidate e onde di radiazione, è un dispositivo di conversione di energia.
Guadagno dell'antenna
Una caratteristica importante di un'antenna, indipendentemente dal fatto che venga utilizzata per trasmettere o ricevere, è il guadagno dell'antenna.
Alcune sorgenti di antenne irradiano energia equamente in tutte le direzioni e questo tipo di radiazione è chiamata radiazione isotropa.È come se il sole irradiasse energia in tutte le direzioni.Ad una distanza fissa, l'energia solare misurata a qualsiasi angolo sarà più o meno la stessa.Pertanto, il sole è considerato un radiatore isotropo.
Tutte le altre antenne hanno il guadagno opposto a un radiatore isotropico.Alcune antenne sono direzionali, ovvero viene trasmessa più energia in alcune direzioni che in altre.Il rapporto tra l'energia che si propaga in queste direzioni e l'energia che l'antenna non propaga direzionalmente è chiamato guadagno.Quando un'antenna trasmittente con un certo guadagno viene utilizzata come antenna ricevente, avrà anche lo stesso guadagno di ricezione.
Schema dell'antenna
La maggior parte delle antenne emettono più radiazioni in una direzione che nell'altra e la radiazione come questa è chiamata radiazione anisotropa.
La direttività dell'antenna si riferisce alla relazione tra il valore relativo del campo di radiazione dell'antenna e la direzione spaziale a condizione della stessa distanza nella regione lontana.L'intensità del campo lontano dell'antenna può essere espressa come
Dove, è la funzione di direzione, indipendente dalla distanza e dalla corrente dell'antenna;Sono rispettivamente l'angolo di azimut e l'angolo di inclinazione;È il numero d'onda ed è la lunghezza d'onda.
La funzione direzionale è rappresentata graficamente come il grafico direzionale dell'antenna.Per facilitare il disegno del piano, il disegno generale delle due direzioni ortogonali del piano principale.
Il modello dell'antenna è una rappresentazione grafica della distribuzione spaziale dell'energia irradiata dall'antenna.A seconda dell'applicazione, le antenne dovrebbero ricevere segnali solo in una direzione e non in altre (ad es. antenne TV, antenne radar), mentre le antenne per auto dovrebbero essere in grado di ricevere segnali da tutte le possibili direzioni di trasmissione.
La direttività desiderata si ottiene attraverso la struttura meccanica ed elettrica mirata dell'antenna.La direttività indica l'effetto di ricezione o trasmissione di un'antenna in una determinata direzione.
È possibile utilizzare due diversi tipi di grafici per tracciare gli orientamenti dell'antenna: coordinate cartesiane e polari.In un grafico polare, il punto viene proiettato sul piano delle coordinate lungo l'asse di rotazione (raggio) e viene misurato il grafico polare della radiazione.Come mostrato nella foto qui sotto.
Se il valore massimo del grafico di orientamento spaziale è uguale a 1, il grafico di orientamento è chiamato grafico di orientamento normalizzato e la corrispondente funzione di orientamento è chiamata funzione di orientamento normalizzato.Emax è l'intensità del campo elettrico nella direzione della massima radiazione, mentre è l'intensità del campo elettrico nella direzione della stessa distanza.
Il diagramma della direzione della relazione tra la densità di potenza e la direzione della radiazione è chiamato diagramma della direzione della potenza.
Orario di pubblicazione: 14 febbraio 2023
