Inhoud
- Wat is de Q-factor van een antenne?
- Waarom gebruiken we deze maatregel?
- Wat beïnvloedt het?
- Hoe de Q-factor van uw antenne te berekenen
- F2 en F1 vinden
- Voorbeeld
- Alternatieve berekeningsmethode
- Hoe de Q-factor te veranderen
Tamara Wilhite is een technisch schrijver, industrieel ingenieur, moeder van twee kinderen en publiceerde sci-fi en horrorauteur.
Wat is de Q-factor van een antenne?
De Q-factor of kwaliteitsfactor van een afgestemd circuit (inclusief antennes) meet hoe vaak de stroom door het circuit gaat. Als een antenne een Q-factor van 10 heeft, gaat de stroom tien keer door de spoelen en condensatoren voordat de energie wordt uitgestraald.
De Q-factor van een antenne is een maat voor het stralingsrendement van de antenne.
Waarom gebruiken we deze maatregel?
De aantrekkingskracht van het gebruik van de Q-factor als maatstaf voor antenneprestaties is dat deze dimensieloos is; Door de middenfrequentie die in de test werd gebruikt te delen door het verschil tussen de 5: 1 SWR-punten, worden de eenheden geëlimineerd, wat een duidelijke verhouding van 5, 10, 20 of hoger oplevert voor gemakkelijke vergelijking tussen antennes, ongeacht hun frequentiebereik.
Wat beïnvloedt het?
Elke weerstand in het circuit doet afbreuk aan de Q-factor. Dit betekent dat in een high-Q-antenne een weerstand van vijf ohm van weerstanden begint te lijken op een schijnbelasting van 50 ohm (met behulp van de Q-factor van 10).
Met high-Q-antennes verlaagt elk verlies niet alleen de Q, maar vergroot ook de bandbreedte van de antenne. Om dit te voorkomen, worden laadspoelen voor antennes en inductoren meestal gemaakt van dik draad.
Low-Q-antennes hebben lage verliezen en u wilt de verliezen vaak tot een minimum beperken. High-Q-antennes zijn goed als u alleen signalen ontvangt, aangezien een high-Q-antenne signalen die "out of band" zijn bijna filtert. Een low-Q antenne, op de andere band, stelt je in staat om een grotere bandbreedte te ontvangen.
Het ontwerp van de antenne heeft invloed op de Q-factor van een antenne. Patch-antennes, zoals op de foto bovenaan dit artikel, zijn inherent high-Q-antennes.
Hoe de Q-factor van uw antenne te berekenen
De basisvergelijking voor de Q-factor van een antenne is:
Q = (centrale frequentie) ÷ (ƒ2 - ƒ1)
F2-F1 kan de delta worden genoemd.
F2 en F1 vinden
Hoe vind je om te beginnen f2 en f1?
- Zoek een antennetester of een amateurradio-installatie die een hoge SWR kan uitzenden.
- Verwijder de antennetuner, indien aanwezig, van de antenne die u gaat testen. Stel deze in op de middenfrequentie van de antenne, zoals 2,425 GHz voor een 2,40 tot 2,45 GHz-antenne.
- Stem de tester af totdat de SWR stijgt naar 5: 1. Let op dat punt.
- Ga dan in frequentie omhoog totdat de SWR stijgt tot 5: 1. Let op de frequentie waar die verhouding werd bereikt.
U berekent Q door de middenfrequentie te delen door het verschil tussen de 5: 1 bandbreedtepunten.
Voorbeeld
Stel dat u een middenfrequentie heeft van een 2,4 GHz-antenne. Het bereikte de 5: 1 SWR op 2,3 GHz en 2,5 GHz. Het verschil tussen de twee bandbreedtepunten is 2,5 GHz min 2,3 GHz voor 0,2 GHz. De middenfrequentie van 2,4 GHz wordt gedeeld door 0,2 GHz voor een antenne Q van 12. In het geval van de 2400 MHz-antenne die hier wordt getoond met een 50 MHz-frequentie 1 en 2 delta, is de Q-factor 48. Er zijn log-periodieke antennes, aan de andere kant met een Q-factor van 1.
Alternatieve berekeningsmethode
Een andere manier om Q te berekenen, is door naar de SWR-curve voor de antenne te kijken. Je zou een 2: 1 SWR kunnen gebruiken als de definitie voor frequentie één en twee.
- Let op de centrale frequentie, het laagste punt op de SWR-curve. Noteer vervolgens de twee punten op de SWR-curve waar de SWR 2,0 is.
- Trek die twee frequenties van elkaar af voor de delta.
- Deel de centrale frequentie door die delta voor de Q-factor van de antenne.
Deze grove Q-berekeningen houden geen rekening met het coaxverlies, maar dat maakt de wiskunde veel moeilijker, dus het zal hier niet worden behandeld. Er zijn online rekenmachines om de Q van een antenne met coaxverlies te bepalen.
Hoe de Q-factor te veranderen
Een aantal mobiele antennes heeft laadspoelen gemaakt van dik draad om de weerstandsverliezen laag te houden en de Q-factor te maximaliseren. Het reinigen van de verbindingen van de antenne kan de efficiëntie verbeteren, gezien door een stijging van de Q-factor.
Er is meestal een afweging tussen de Q-factor en de bandbreedte: hoe breder de bandbreedte van de antenne, hoe lager de Q-factor. Hoe hoger de antennebelasting, hoe hoger de Q-factor en hoe smaller de bandbreedte.
Het inkorten van een antenne verhoogt de Q-factor. Dit is een van de voordelen van het gebruik van een antenne die een halve golflengte of een kwart van een golflengte lang is over een antenne die de volledige golflengte is van de beoogde signaalfrequentie. Voor lage frequenties moet u vanwege de grootte een ¼ golflengte-antenne gebruiken.
Dit artikel is nauwkeurig en waar voor zover de auteur weet. De inhoud is alleen bedoeld voor informatieve of amusementsdoeleinden en vervangt geen persoonlijk advies of professioneel advies op zakelijk, financieel, juridisch of technisch gebied.
