Möglichkeit einer extrem gerichteten Antenne

Ihre Anforderungen werden niemals erfüllt.

Eine Parabolantenne eignet sich am besten für die Fokussierung, und wenn Sie sich Voyager II angesehen haben, wurde eine 3,7-Meter-Parabolantenne mit etwa 3 GHz verwendet. Dies würde eine Halbstrahlbreite von 3 dB von etwa 0,91 Grad ergeben.

Ich verwende das Beispiel von Voyager II, weil sie nichts zu den Planeten versenden würden, an das nicht gedacht wurde (O-Ringe von dieser Aussage ausgeschlossen).

Bei 1 GHz erhöht sich dieser Halbstrahlwinkel auf 2,74 Grad

Bei 1 GHz und einer 1-m-Schüssel erhöht sich dies auf 10,2 Grad

Sehen Sie sich diesen Rechner an, um dies zu überprüfen. Um Ihnen dabei zu helfen, weitere Ideen dazu zu bekommen, befolgen Sie diese Regeln: -

• Wenn Sie die Frequenz verdoppeln, vervierfacht sich der Gewinn einer Antenne.
• Wenn Sie die Frequenz verdoppeln, halbiert sich die Strahlbreite einer Antenne.
• Wenn Sie den Antennendurchmesser verdoppeln (bei gleicher Frequenz), vervierfacht sich der Gewinn der Antenne.
• Wenn Sie den Antennendurchmesser verdoppeln (bei gleicher Frequenz), halbiert sich die Strahlbreite einer Antenne.

Es ist einfach, die schmalstmögliche Strahlbreite aus einer Antennenstruktur zu berechnen. Dies gibt Ihnen eine Vorstellung von der Größe der Antenne, die erforderlich ist, um eine bestimmte Strahlbreite zu erreichen.

Sie müssen die Dimension der Antenne und die Wellenlänge kennen. Zeichnen Sie eine zweidimensionale Ansicht der Geometrie einer auf die Antenne auftreffenden Welle. Ermitteln Sie den kleinsten Winkel, bei dem die Welle am Rand um 180 Grad phasenverschoben zur Welle in der Mitte ist. Dies ist der Winkel der ersten Null, die 3-dB-Strahlungsbreite könnte etwa halb so groß sein.

Diese Methode ist für Flachantennen. Langsamwellenantennen (Yagi, Helix, dielektrischer Stab) haben eine effektive Fläche, die größer ist als ihre physische Frontfläche. Aber erwarten Sie auch hier kein kostenloses Mittagessen.

Ein Vorschlag jedoch: Suchen Sie nach einer sogenannten Monopulsantenne.

Es besteht aus zwei Antennen, die mit einem Summen- und Differenznetzwerk verbunden sind. Der Summenkanal hat nur das kombinierte Muster der beiden Antennen, immer noch ziemlich breit. Aber der Differenzkanal hat eine sehr schmale Nulllinie, wenn das Signal stark genug ist.

Für typische Parabolantennen (zu denen Maschenantennen und feste Parabolantennen gehören) lautet eine allgemeine Faustregel

B = k λ / d

wo

• B = die Halbwertsbreite in Grad
• λ = Wellenlänge
• d = Antennendurchmesser
• k = Antennenbeleuchtungsfaktor, typischerweise nahe 70

Ich suche eine kleine (Größe < 10 cm) Antenne mit einer Halbwertsbreite von weniger als 10 Grad

Wenn ich die Terme in der obigen Formel neu anordne, bekomme ich

λ = B d / k = ~ 10 Grad * 0,10 m / 70 ~ = 0,014 m

Frequenz = c / λ ~= (3e8 m/s)/(0,014 m) ~= 21 Gigahertz

was eine Frequenz von 21 Gigahertz ergibt. Durch Verkleinern der Größe d und der Strahlbreite B wird die erforderliche Frequenz erhöht.

Wenn Ihre Antenne eine kleine Größe hat, ist es unmöglich, grundlegende physikalische Grenzen ihrer Strahlbreite und ihres Gewinns zu umgehen, egal ob es sich um eine Yagi-, Parabol-, logarithmisch-periodische oder eine andere Art von Antenne handelt. Siehe Randy Bancroft. "Grundlegende Abmessungsgrenzen von Antennen: Sicherstellung der richtigen Antennenabmessungen bei Designs für mobile Geräte" .

Richtungsfindung

Viele Sendersuch- und Peilsysteme , wie sie im Sport der Amateurfunkpeilung verwendet werden, finden die Richtung eines Senders, indem sie die Antenne drehen, um (entgegen der Intuition) das minimale Signal (die "Nullposition") zu finden, anstatt das maximale Signal, das man erwarten könnte. Die Nullen sind schärfer (und daher einfacher, eine genaue Richtung zu finden) als die Maxima für die meisten (alle?) Antennen.