Tipi di antenna e caratteristiche dell’antenna

Nelle comunicazioni mobili due categorie principali di antenne utilizzate sono l’antenna Omni e l’antenna direzionale qui scrivo sulle caratteristiche e sull’uso dell’antenna.

TIPI DI ANTENNA

Antenna omnidirezionale

  • Queste antenne sono utilizzate principalmente nelle zone rurali.
  • In tutte le direzioni orizzontali queste antenne irradiano con uguale potenza.
  • Nel piano verticale queste antenne si irradiano uniformemente su tutti gli angoli di azimut e hanno un fascio principale con lobi laterali superiori ed inferiori.

Antenna direzionale

  • Queste antenne sono utilizzate principalmente nei sistemi cellulari mobili per ottenere un guadagno maggiore rispetto all’antenna omnidirezionale e per ridurre al minimo gli effetti di interferenza nella rete.
  • Nel piano verticale queste antenne si irradiano uniformemente su tutti gli angoli di azimut e hanno un fascio principale con lobi laterali superiori ed inferiori.
  • In questi tipi di antenne, la radiazione è diretta ad un angolo specifico anziché uniformemente su tutti gli angoli di azimut nel caso delle antenne Omni.

CARATTERISTICHE DELL’ANTENNA

Modello di radiazione

  • Le caratteristiche principali dell’antenna sono il diagramma di radiazione.
  • Il modello dell’antenna è una rappresentazione grafica in tre dimensioni della radiazione dell’antenna in funzione della direzione angolare.
  • Le prestazioni di radiazione dell’antenna vengono solitamente misurate e registrate su due piani principali ortogonali (piano E e piano H o piani verticale e orizzontale).
  • Lo schema della maggior parte delle antenne delle stazioni base contiene un lobo principale e diversi lobi minori, chiamati lobi laterali.
  • Un lobo laterale che si presenta nello spazio nella direzione opposta al lobo principale è chiamato lobo posteriore.

Antenna Radiation Pattern

Guadagno dell’antenna

  • Il guadagno dell’antenna è una misura dell’efficienza delle antenne.
  • Il guadagno è il rapporto tra la radiazione massima in una data direzione e quella di un’antenna di riferimento a parità di potenza in ingresso.
  • Generalmente l’antenna di riferimento è un’antenna isotropa.
  • Il guadagno viene misurato generalmente in “decibel sopra l’isotropo (dBi)” o “decibel sopra un dipolo (dBd).
  • Un radiatore isotropico è un’antenna ideale che irradia potenza con guadagno unitario uniformemente in tutte le direzioni. dBi = dBd + 2,15
  • Il guadagno dell’antenna dipende dalle dimensioni meccaniche, dall’area di apertura effettiva, dalla banda di frequenza e dalla configurazione dell’antenna.
  • Le antenne per GSM1800 possono ottenere da 5 a 6 dB di guadagno in più rispetto alle antenne per GSM900 pur mantenendo le stesse dimensioni meccaniche.

Antenna Pattern Theoritical

Rapporto fronte-retro

  • È il rapporto tra la massima direttività di un’antenna e la sua direttività in una specifica direzione all’indietro.
  • In genere è opportuno utilizzare un’antenna con un rapporto fronte-retro elevato.

Prima larghezza di raggio nulla

  • La prima larghezza del fascio nullo (FNBW) è l’intervallo angolare tra i primi pattern nulli adiacenti al lobo principale.
  • Questo termine descrive la copertura angolare delle celle inclinate.

Lobi dell’antenna

  • Il lobo principale è il lobo della radiazione contenente la direzione della massima radiazione.
  • Lobi laterali

Ampiezza del fascio a metà potenza

  • L’ampiezza del fascio di metà potenza (HPBW) è l’angolo tra i punti sul lobo principale che hanno un guadagno inferiore di 3 dB rispetto al massimo.
  • Angoli stretti significano una buona focalizzazione della potenza irradiata.

Polarizzazione

  • La polarizzazione è la propagazione del vettore del campo elettrico.
  • Le antenne utilizzate nelle comunicazioni cellulari sono solitamente polarizzate verticalmente o incrociate.

Banda di frequenza

  • È l’intervallo di frequenze entro il quale le prestazioni dell’antenna, rispetto ad alcune caratteristiche, sono conformi ad uno standard specificato.
  • Il VSWR di un’antenna è il principale fattore limitante della larghezza di banda.

Impedenza dell’antenna

  • L’accoppiamento di potenza massimo nelle antenne può essere ottenuto quando l’impedenza dell’antenna corrisponde all’impedenza dei cavi.
  • Il valore tipico è 50 ohm.

Dimensioni meccaniche

  • Le dimensioni meccaniche sono correlate al guadagno dell’antenna ottenibile.
  • Le antenne di grandi dimensioni forniscono guadagni più elevati ma richiedono anche attenzione nell’implementazione e applicano una coppia elevata al palo dell’antenna.