Wat is een richtantenne?

In dit artikel bespreken we richtantenne. Het is een brede categorie antennes die een hoge richtingsgevoeligheid hebben en op maat gemaakt zijn voor verschillende toepassingen. Eerst zullen we het belang van antennes in communicatie begrijpen. Met de toenemende populariteit van draadloze communicatie zijn antennes een cruciaal element geworden in moderne communicatiesystemen.

Antennes ontvangen en verzenden radiosignalen draadloos via draadloze media (elektromagnetische golven). Er zijn verschillende soorten antennes. De meeste van deze antennes worden gecategoriseerd op basis van hun toepassing, vorm van de gegenereerde golfvorm en werkfrequentiebereik. Op basis van de vorm van de opgewekte golfvorm worden antennes ingedeeld in twee hoofdcategorieën, namelijk omni-directionele en directionele antennes. Dit artikel zal kort ingaan op directionele antennes, verschillende soorten directionele antennes, hun toepassingen, voordelen en nadelen. Tot slot zullen we een aantal belangrijke factoren noemen waarmee rekening moet worden gehouden bij het kiezen van een richtantenne voor een bepaalde toepassing.

Wat is een richtantenne?

Zoals hierboven vermeld, worden antennes op basis van de gegenereerde golfvorm ingedeeld in omni-directionele en directionele antennes. Hier, omni-directionele antennes een golfvorm genereren die een dekking van 360 graden in alle richtingen biedt, terwijl een richtantenne een dekking biedt die beperkt is tot een hoeksector. Een hoge richtingsversterking wordt beschouwd als het belangrijkste kenmerk van een richtantenne. Bovendien kunnen de meeste richtantennes elektronisch van richting veranderen zonder mechanisch ondersteuningssysteem. Dit is een ander kenmerk van directionele antennes. De belangrijkste parameters die deze eigenschappen bepalen zijn de richtingsgevoeligheid en de stralingsplot van de antenne.

Richtantennes werken op dezelfde manier als alle andere antennes. Ze ontvangen en verzenden radiosignalen die gegenereerd worden door een RF backend die elektrische signalen genereert. Deze elektrische signalen worden vervolgens naar een RF-synthesizer geleid om ze af te stemmen op de vereiste frequentie. Bij richtantennes worden de gegenereerde radiosignalen nauw verkleind tot een bundel die in een bepaalde richting wordt gericht.

Soorten richtantennes

Laten we nu kort enkele typen richtantennes bespreken. Deze richtantennes worden ingedeeld op basis van hun stralingsplot. Enkele van de meest prominente typen richtantennes zijn:

Yagi-antennes: Dit type antenne bestaat uit meerdere richtingen die helpen om de stralingsbundel in een bepaalde richting te richten. Deze antennes worden voornamelijk gebruikt voor TV- en radio-uitzendingen. Yagi-Uda antennes zijn geschikt voor toepassingen die een hoge versterking en een hoge richtingsgevoeligheid vereisen. Verder worden deze antennes gebruikt in punt-tot-punt communicatie.

Parabolische antennes: Deze antennes bestaan uit een parabool met een massieve plaat of een gaasplaat als reflector om een gerichte bundel in elke richting te krijgen. Paraboolantennes zijn ontworpen om wind met hoge snelheid te weerstaan en om lange afstand punt-tot-punt communicatie te bereiken. Bovendien worden paraboolantennes beschouwd als precisieantennes, omdat ze zich kunnen richten op een enkel aandachtspunt.

Paneelantennes: Paneelantennes zijn speciaal ontworpen om bovenop torens en muren te worden gemonteerd. Ze worden veel gebruikt in Wi-Fi- en mobiele netwerken. Ze hebben een groter bereik dan andere soorten richtantennes en worden daarom zowel binnen als buiten gebruikt.

Logische periodieke antennes: Deze antennes zijn als Yagi-antennesDe dipoolelementen van deze antennes zijn echter driehoekig geplaatst om een logaritmische schaling van de frequentie van het radiosignaal te verkrijgen. Dit wordt bereikt door de dipoolelementen langs de voedingslijn van de antenne te verkleinen. Deze antennes kunnen hoge frequenties aan.

Schotelantennes: Schotelantennes zijn uitgerust met een schotelreflector die de versterking van de antenne versterkt. Deze antennes worden gebruikt voor satelliet communicatiesystemen die een hoge versterking vereisen.

Sectorantennes: Deze antennes worden bovenop mobiele netwerktorens gemonteerd om transmissie naar een gebiedssector te leveren. De meest common sectoren die door deze antennes worden gedekt zijn 60, 90 en 120 graden. Deze antennes worden meestal gebruikt in cellulaire netwerken en Wi-Fi-systemen met hoge versterking.

Symmetrische hoornantennes: Deze antennes zijn ontworpen om symmetrische stralingsplots over een bepaalde richting te bereiken. Ze bieden een grote bundelbreedte in vergelijking met andere richtantennes. Ze worden gebruikt in defensie- en ruimtevaarttoepassingen.

Toepassingen van richtantenne

We hebben enkele van de belangrijkste kenmerken van directionele antennes besproken. Laten we nu enkele prominente toepassingsgebieden van directionele antennes bespreken. De belangrijkste toepassingsgebieden van directionele antennes zijn als volgt:

• Uitzending: Richtantennes zoals schotelantennes en paraboolantennes worden veel gebruikt bij radio- en satellietuitzendingen. Bovendien worden Yagi-Uda antennes gebruikt voor radio- en tv-uitzendingen.
• Telecommelecommunicatie: In telecommunicatie spelen directionele antennes een cruciale rol. Veel toepassingen in telecommunicatie worden gerealiseerd met richtantennes. Sector- en paneelantennes worden veel gebruikt in mobiele netwerktorens en Wi-Fi-systemen. Verder worden spiraal- en patchantennes gebruikt voor verschillende IoT-apparaten om verbinding te maken met grotere cellulaire netwerken.
• Draadloze netwerken: Sector- en paneelantennes worden veel gebruikt in Wi-Fi-systemen en computernetwerksystemen om een hoge versterking te bereiken in een binnenomgeving. Bovendien spelen directionele antennes een sleutelrol bij het realiseren van moderne IoT-netwerken.
• Satelliet commelecommunicatie: Schotelantennes worden gebruikt in satellietcommunicatie vanwege hun hoge versterking en precisie.
• Militair en defensie: Richtantennes zoals spiraalantennes, patchantennes en periodieke antennes worden in militaire toepassingen gebruikt voor commcommunicatie, doellokalisatie en tracering.

Voordelen van richtantenne

Enkele prominente voordelen van richtantennes zijn de volgende:

• Directionele antennes kunnen radiosignalen met een hoge richtingsversterking mogelijk maken. Ze kunnen signalen met verbeterde sterkte en kwaliteit leveren.
• Directionele antennes kunnen een groot bereik bieden, waardoor transmissie over een langere afstand mogelijk is in vergelijking met omni-directionele antennes.
• Dankzij hun hoge richtingsversterking kunnen deze antennes zelfs in omgevingen met extreem veel interferentie zenden.

Nadelen van richtantenne

Ondanks de voordelen zijn er ook enkele nadelen aan het gebruik van richtantennes. Deze omvatten:

• Ze bieden een beperkt dekkingsgebied. Richtantennes kunnen alleen dekking bieden voor een bepaald gebied of een sector.
• Aangezien richtantennes een vooraf bepaald gebied moeten bestrijken, zijn hun installatie en opstelling complex in vergelijking met omnidirectionele antennes.
• Directionele antennes zijn niet flexibel in ontwerp en veelzijdiger dan omni-directionele antennes

Omni-directionele en directionele antennes vergelijken

We hebben enkele van de belangrijkste voor- en nadelen van directionele antennes beschreven. Laten we het nu hebben over richtantenne vs. omni-directionele antennes. In vergelijking met omni-directionele antennes kunnen directionele antennes een beperkt gebied bestrijken, terwijl omni-directionele antennes een dekking van 360 graden bieden. Vergeleken met omni-directionele antennes presteren directionele antennes echter beter op het gebied van interferentie. Dit komt door hun hoge richtingsversterking. Een ander aspect waar rekening mee moet worden gehouden is de veelzijdigheid van deze antennetypen. Omni-directionele antennes zijn veelzijdiger in vergelijking met directionele antennes vanwege hun kleine afmetingen en eenvoudige ontwerp. Daarom worden omni-directionele antennes veel gebruikt in IoT-toepassingen in vergelijking met directionele antennes.

Hoe kies je de juiste richtantenne?

Bij het kiezen van de juiste richtantenne moet je je bewust zijn van de verschillende soorten richtantennes die verkrijgbaar zijn. Afhankelijk van het type richtantenne varieert het gebruik van de antenne. Afhankelijk van de volgende factoren kunnen we onze opties echter beperken. Deze factoren zijn onder andere:

• Vereist frequentiebereik: We moeten het vereiste frequentiebereik bepalen. Dit helpt bij het bepalen van het aantal dipoolelementen en de grootte van de reflectorelementen in de antenne.
• Versterking: Dit zorgt voor de juiste selectie van de antenne voor de maximaal toegestane interferentie in het communicatienetwerk.
• Straalbreedte: De verwachte straalbreedte van de antenne bepaalt het dekkingsgebied en de dekkingsrichting van de antenne.
• Gebruiksomgeving: De gebruiksomgeving helpt bij het bepalen van de storingen en het type antenne dat geschikt is voor de gegeven omgeving. Het helpt ook om de vereiste versterking van de antenne te begrijpen.
• Installatie: Tot slot, vanwege de verschillende soorten directionele antennes, is het noodzakelijk om rekening te houden met productspecifieke installatie- en opstellingstips van de fabrikant.

Conclusie

In dit artikel hebben we richtantennes en hun typen besproken. Verschillende soorten directionele antennes werden uitgewerkt met verschillende gebruikssituaties van elk type. Bovendien werden de voor- en nadelen van directionele antennes besproken om inzicht te krijgen in hun toepassingen. Tot slot werden enkele belangrijke factoren genoemd waarmee rekening moet worden gehouden bij het kiezen van een richtantenne.