Antenu salāgošanas nozīme

Antenu salāgošana ir būtisks solis elektrisko ierīču, kuru darbības pamatā ir radiofrekvences (RF), projektēšanā un optimizācijā, jo tā ietekmē sistēmas kopējo veiktspēju un efektivitāti.

Antenu salāgošana nozīmē, ka antenas un RF ķēdes impedances (pilnās pretestības) ir optimāli salāgotas, piemēram, 50 Ω, lai pēc iespējas efektīvāk pārvadītu signālu. Ja netiek veikta salāgošana, signāla jauda var būtiski samazināties, samazinot kopējo efektivitāti un darbības rādiusu. Tāpat tas var ietekmēt shēmas darbības stabilitāti.

1.1.att. L ķēdes izmantošana salāgošanā

RF elektrisko principiālo shēmu projektēšanā tiek izmantotas vairākas metodes, lai nodrošinātu antenu salāgošanu. Piemēram, tiek izmantotas pasīvās L ķēdes, П ķēdes un T ķēdes (skatīt 1.2.att.), kuras tiek veidotas, izmantojot induktivitātes spoles un kondensatorus. Tās izmanto, lai salāgotu antenu un tai pieslēgtās RF daļas impedanci jeb pilno pretestību. 

1.2.att. Salāgošanas ķēdes (slēgumi)

L ķēdes ir piemērotas salāgošanai, ja starp pilnajām pretestībām ir neliela atšķirība, bet П ķēdes un T ķēdes tiek izmantotas sarežģītākās situācijās.

Daudzās RF sistēmās arī tiek izmantotas automātiskās antenu salāgošanas shēmas, kas spēj pielāgot pilno pretestību, mainoties dažādiem fizikālajiem faktoriem. Šādas shēmas ir īpaši noderīgas bezvadu komunikācijas ierīcēs.

Salāgošanas procesā bieži tiek izmantoti dažādi papildu rīki, ierīces un programmas, piemēram, Smita diagrammas un dažādi RF kalkulatori.

Lai veiksmīgi salāgotu antenas un RF ķēdes, jāievēro vairāki principi:

  1. pirms salāgošanas ķēdes projektēšanas, izmantojot specializētu programmatūru un mērīšanas instrumentus (ķēžu analizatorus), jāveic antenas un RF ķēdes pilnās pretestības analīze;
  2. jāizvēlas pasīvās komponentes ar minimāliem zudumiem, lai maksimāli pārvadītu RF signālu no antenas uz ķēdi un otrādi;
  3. jāpārliecinās, ka salāgošanas ķēdes komponentes optimizētas konkrētai rezonanses frekvencei, lai izvairītos no zudumiem;
  4. pēc projektēšanas jāveic reāli testi dažādos apstākļos, S parametru mērījumi, lai pārliecinātos, ka antenu salāgošana darbojas efektīvi dažādos ekspluatācijas apstākļos.

Veicot salāgošanu, bieži tiek mērīts S11 parametrs.

1.3.att. S11 parametra simulēšana programmā "Qucs"

S11 parametrs ir viens no S parametriem (izkliedes parametriem), kuru izmanto, lai aprakstītu, kā RF signāli izplatās caur slēgumu vai tā daļu. S11 parametrs raksturo atstaroto jaudu no ieejas porta (parasti PORT 1) atpakaļ uz to pašu portu. Proti, S11 parametrs norāda, cik liela daļa no signāla jaudas, kas tiek padota ķēdē, tiek atstarota atpakaļ, nevis tiek pārvadīta uz nākamo slēguma posmu (daļu).

Salāgošana starp antenu un RF ķēdi (starp jebkurām divām pilnajām pretestībām) ir tieši saistīta ar atstarotās signāla jaudas lielumu. Ja divas ķēdes daļas nav pareizi salāgotas, pastāv ievērojama pilnās pretestības neatbilstība, tad S11 parametrs ir tuvs 0 dB. Ja S11 parametrs ir mazāks par -10 dB, tad to var uzskatīt par pieņemamu,

Matemātiski S11 parametrs ir attiecība starp atstaroto un pievadīto signāla jaudu.

Ja S11 = 0 dB, tad visa ieejas signāla jauda tiek atstarota atpakaļ, kas nozīmē, ka sistēma nav salāgota.

Ja S11 = -10 dB, tad 90% no ieejas signāla jaudas tiek pārvadīti uz nākamo posmu, bet aptuveni 10% tiek atstaroti.

Ja S11 = -20 dB, tad 99% no ieejas signāla jaudas tiek pārvadīti, bet tikai 1% tiek atstarots, kas liecina par ļoti labu salāgošanu.


UZ SĀKUMU