En retningsantenn eller en stråleantenne er en antenne som utstråler eller mottar større kraft i spesifikke retninger, og reduserer derved interferens fra uønskede kilder og forbedrer ytelsen. Retningsantenner gir forbedret ytelse over dipolantenner og rundstrålingsantenner generelt, når en større konsentrasjon av stråling er ønsket i en bestemt retning.
En antenne med høy forsterkning er en retningsantenn med en fokusert og smal radiostråle, som tillater mer presis målretting av radiosignaler. Disse antennene fungerer best i flate og åpne områder der ingen fjell forstyrrer radiobølgene. Derimot er en antenne med lav forsterkning en rundstrålende antenne med en bred stråle av radiobølger som gjør at signalet kan forplante seg rimelig godt selv i fjellområder, noe som gjør den mer pålitelig uavhengig av terreng. Antenner med lav forsterkning brukes ofte i romfartøy som et supplement til høyforsterkningsantennen som overfører en mye smalere stråle og dermed er utsatt for signaltap.
Alle funksjonelle antenner er retningsbestemte i varierende grad. Generelt blir imidlertid bare retningen i planet parallelt med jorden tatt i betraktning, og funksjonelle antenner kan dermed lett være retningsstrålende i et enkelt plan. De vanligste typene er Yagi-antennen , antennens log-periodiske og hjørnereflektorantenne , ofte kombinert og solgt kommersielt som TV-antenner til boliger. Cell repeatere bruker ofte eksterne retningsantenner for å gi et mye sterkere signal enn det som oppnås på en vanlig mobiltelefon . Satellitt-TV- mottakere bruker vanligvis parabolantenner . For frekvenser av bølgelengder brukes høye og mellomstore turnettverk som retningsantenner i de fleste tilfeller.
Under overføring tillater en antenne med høy forsterkning at mer av den sendte effekten sendes til mottakeren, noe som øker styrken på det mottatte signalet. Ved mottak fanger en antenne med høy forsterkning mer av signalet, og igjen øker signalstyrken. På grunn av gjensidighet er disse to effektene like: en antenne som øker et overført signal med en faktor på 100 sammenlignet med en isotrop sender vil også ta opp 100 ganger mer energi enn den isotropiske antennen når den brukes som en mottaksantenne. På grunn av deres direktivitet sender og mottar retningsantenner også færre signaler fra andre retninger enn fjernlyset. Denne egenskapen kan brukes til å redusere forstyrrelser.
Det er mange måter som en antenne med høy forsterkning kan lages. De vanligste er parabolantenner , spiralformede antenner , yagi-antenner og trinnvis utvalg av mindre antenner. Hornantenner kan også konstrueres med høy forsterkning, men de er mindre vanlige. Andre konfigurasjoner er fremdeles mulig: Arecibo-observatoriet bruker en kombinasjon av linjetilførsel og en enorm sfærisk reflektor (i motsetning til den vanlige parabolske reflektoren), for å oppnå ekstremt høye gevinster ved bestemte frekvenser.
Den antenneforsterkningen er ofte angitt i forhold til en isotrop radiator , en antatt antenne også stråler i alle retninger. Vi kaller denne gevinsten dBi og måler den i desibel . Energibesparelse krever at antenner med høy forsterkning har smale bjelker . For eksempel, hvis en antenne med høy forsterkning får en watt-emitter til å ligne en 100 watt-emitter, kan strålen dekke maksimalt en hundredel av himmelen, ellers vil den totale energimengden som utstråles i alle retninger føre til en kraft som overstiger den av senderen, noe som er umulig. I sin tur innebærer dette at antenner med høy forsterkning må være fysisk store, avhengig av diffraksjonsgrensen, jo smalere ønsket stråle, jo større må antennen være (målt i bølgelengder).
Antenneforsterkningen kan også måles i dBd, en forsterkning i desibel i forhold til retningen for maksimal intensitet til en halvbølgedipol. Når det gjelder antenner av typen Yagi, tilsvarer dette omtrent den forventede gevinsten til den testede antennen, minus alle dens regissører og reflektor. Ikke forveksle dBi og dBd: de to skiller seg med 2,15 dB, dBi-tallet er det høyeste, fordi en dipol har en forsterkning på 2,15 dB sammenlignet med en isotrop antenne.
Gevinsten avhenger også av antall elementer og innstillingen av disse elementene. Antenner kan innstilles til å resonere over et bredere spekter av frekvenser, men alt er likt, betyr dette at antenneforsterkningen er lavere enn den som er innstilt på en enkelt frekvens eller gruppe av frekvenser. For eksempel i bredbånds-TV-antenner er fallet i forsterkning spesielt stort nederst på fjernsynsoverføringsbåndet. Denne nedre tredjedelen av TV-båndet er kjent i Storbritannia som gruppe A (se gevinstgrafikken som sammenligner antenner gruppert til en enkelt bredbåndsantenne av samme størrelse eller modell).
Andre faktorer kan også påvirke forsterkningen, for eksempel blenderåpning (området antennen samler signalet fra, som nesten er helt relatert til størrelsen på antennen, men kan økes for små antenner ved å legge til en ferritstang), og effektivitet (påvirket av størrelse, motstandsdyktighet for brukte materialer og impedanstilpasning). Disse faktorene forbedres enkelt uten å justere antennenes andre egenskaper.
Antenner med høy forsterkning er generelt den største komponenten i romsonder. Radioantennene med høyest gevinst er enorme, som Arecibo Observatory . The Deep Space Network bruker 35m skåler på bølgelengder på rundt en centimeter. Denne kombinasjonen gir en antenneforsterkning på rundt 100.000.000 (eller 80 dB, som normalt målt), noe som gjør senderen omtrent 100 millioner ganger høyere og en mottaker 100 millioner ganger mer følsom, forutsatt at målet er i strålen . Denne strålen kan maksimalt dekke ti milliardedeler ( 10-8 ) av himmelen, og krever derfor veldig presis sikte.
En høy forsterkning, i kombinasjon med kommunikasjon millimeterbølge i den WPAN- , øker muligheten for samtidig programmering av flere transmisjoner uten innblanding i et lokalisert område, noe som resulterer i en stor økning i nettverkskapasiteten. Imidlertid er den optimale planleggingen av samtidige sendinger et NP-vanskelig problem .
Parabolantenn - 70m antennen på Goldstone
Helical antenne
En Yagi-Uda-antenne . Fra venstre til høyre kalles elementene montert på bommen reflektor, drevet element og regissør. Reflektoren identifiseres lett som litt (5%) lenger enn det drevne elementet, og regissøren litt (5%) kortere.
Et gigantisk radar faset utvalg i Alaska
Holmdel Horn-antenne i Holmdel, New Jersey . Bygget for å støtte Echo-satellittkommunikasjonsprogrammet , ble det deretter brukt i eksperimenter som avslørte den kosmiske bakgrunnsstrålingen som gjennomsyrer universet.
Ship Space Voyager 2 . HGA (en parabol) er den store skålformede gjenstanden.
Et tidlig eksempel (1922) av en retningsbestemt AM-radiosender, bygget for WOR , deretter i New Jersey og målrettet mot både New York og Philadelphia.