Im Jahr 1873 fasste der britische Mathematiker Maxwell die Gleichung des elektromagnetischen Feldes zusammen – die Maxwell-Gleichung.Die Gleichung zeigt Folgendes: Elektrische Ladung kann ein elektrisches Feld erzeugen, Strom kann ein magnetisches Feld erzeugen, und das sich ändernde elektrische Feld kann auch ein magnetisches Feld erzeugen, und das sich ändernde magnetische Feld kann ein elektrisches Feld erzeugen, was die Existenz einer elektromagnetischen Welle vorhersagt.
Vierzehn Jahre später, im Jahr 1887, entwarf der deutsche Physiker Heinrich Hertz die erste Antenne, um die Existenz elektromagnetischer Wellen zu testen.Die drahtlose Kommunikation begann im Jahr 1901, als der italienische Physiker Gulimo Marconi eine große Antenne zur Kommunikation über Ozeane nutzte.
Die Grundfunktion einer Antenne besteht darin, hochfrequente Stromenergie (oder geführte Wellenenergie) in Radiowellen umzuwandeln und diese entsprechend einer vorgegebenen Verteilung in den Weltraum zu übertragen.Beim Empfang wandelt es Radiowellenenergie aus dem Weltraum in hochfrequente Stromenergie (oder geführte Wellenenergie) um.
Daher kann die Antenne als Gerät zur Umwandlung geführter Wellen und Strahlungswellen betrachtet werden, es handelt sich um ein Gerät zur Energieumwandlung.
Antennengewinn
Eine wichtige Eigenschaft einer Antenne, unabhängig davon, ob sie zum Senden oder Empfangen verwendet wird, ist der Antennengewinn.
Einige Antennenquellen strahlen Energie gleichmäßig in alle Richtungen ab, und diese Art von Strahlung wird als isotrope Strahlung bezeichnet.Es ist, als würde die Sonne Energie in alle Richtungen ausstrahlen.Bei einem festen Abstand ist die gemessene Sonnenenergie in jedem Winkel ungefähr gleich.Daher gilt die Sonne als isotroper Strahler.
Alle anderen Antennen haben den entgegengesetzten Gewinn wie ein isotroper Strahler.Einige Antennen sind gerichtet, das heißt, in einige Richtungen wird mehr Energie übertragen als in andere.Das Verhältnis zwischen der Energie, die sich in diese Richtungen ausbreitet, und der Energie, die die Antenne nicht gerichtet ausbreitet, wird als Gewinn bezeichnet.Wenn eine Sendeantenne mit einem bestimmten Gewinn als Empfangsantenne verwendet wird, hat sie auch den gleichen Empfangsgewinn.
Antennenmuster
Die meisten Antennen senden in die eine Richtung mehr Strahlung aus als in die andere, und eine solche Strahlung wird als anisotrope Strahlung bezeichnet.
Die Richtwirkung der Antenne bezieht sich auf die Beziehung zwischen dem relativen Wert des Antennenstrahlungsfeldes und der Raumrichtung bei gleicher Entfernung im Fernbereich.Die Fernfeldstärke der Antenne kann ausgedrückt werden als:
Dabei ist die Richtungsfunktion unabhängig von Entfernung und Antennenstrom;Sind Azimutwinkel bzw. Nickwinkel;Ist die Wellenzahl und ist die Wellenlänge.
Die Richtungsfunktion wird grafisch als Richtungsdiagramm der Antenne dargestellt.Um das Zeichnen der Ebene zu erleichtern, erfolgt die allgemeine Zeichnung der beiden orthogonalen Hauptebenenrichtungen.
Das Antennenmuster ist eine grafische Darstellung der räumlichen Verteilung der von der Antenne abgestrahlten Energie.Je nach Anwendung sollen Antennen Signale nur in eine Richtung empfangen und nicht in andere (z. B. TV-Antennen, Radarantennen), wohingegen Autoantennen in der Lage sein sollen, Signale aus allen möglichen Senderrichtungen zu empfangen.
Die gewünschte Richtwirkung wird durch den gezielten mechanischen und elektrischen Aufbau der Antenne erreicht.Die Richtwirkung gibt die Empfangs- oder Sendewirkung einer Antenne in eine bestimmte Richtung an.
Zur Darstellung der Antennenausrichtung können zwei verschiedene Arten von Grafiken verwendet werden: kartesische und Polarkoordinaten.Bei einem Polardiagramm wird der Punkt entlang der Drehachse (Radius) auf die Koordinatenebene projiziert und das Polardiagramm der Strahlung gemessen.Wie im Bild unten gezeigt.
Wenn der Maximalwert des räumlichen Orientierungsdiagramms gleich 1 ist, wird das Orientierungsdiagramm als normalisiertes Orientierungsdiagramm bezeichnet, und die entsprechende Orientierungsfunktion wird als normalisierte Orientierungsfunktion bezeichnet.Emax ist die elektrische Feldstärke in Richtung der maximalen Strahlung, während es sich um die elektrische Feldstärke in Richtung der gleichen Entfernung handelt.
Das Richtungsdiagramm des Zusammenhangs zwischen der Leistungsdichte und der Strahlungsrichtung wird als Leistungsrichtungsdiagramm bezeichnet.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 14. Februar 2023
