Inhalt
- Was ist der Q-Faktor einer Antenne?
- Warum verwenden wir diese Maßnahme?
- Was beeinflusst es?
- So berechnen Sie den Q-Faktor Ihrer Antenne
- F2 und F1 finden
- Beispiel
- Alternative Berechnungsmethode
- So ändern Sie den Q-Faktor
Tamara Wilhite ist technische Redakteurin, Wirtschaftsingenieurin, Mutter von zwei Kindern und veröffentlichte Science-Fiction- und Horror-Autorin.
Was ist der Q-Faktor einer Antenne?
Der Q-Faktor oder Qualitätsfaktor eines abgestimmten Schaltkreises (einschließlich Antennen) misst, wie oft der Strom durch den Schaltkreis fließt. Wenn eine Antenne einen Q-Faktor von 10 hat, fließt der Strom zehnmal durch ihre Spulen und Kondensatoren, bevor die Energie abgestrahlt wird.
Der Q-Faktor einer Antenne ist ein Maß für die Strahlungseffizienz der Antenne.
Warum verwenden wir diese Maßnahme?
Der Vorteil der Verwendung des Q-Faktors als Maß für die Antennenleistung besteht darin, dass er dimensionslos ist. Durch Teilen der im Test verwendeten Mittenfrequenz durch die Differenz zwischen den 5: 1-SWR-Punkten werden die Einheiten eliminiert, was ein klares Verhältnis von 5, 10, 20 oder höher ergibt, um den Vergleich zwischen Antennen unabhängig von ihrem Frequenzbereich zu vereinfachen.
Was beeinflusst es?
Jeder Widerstand in der Schaltung verletzt den Q-Faktor. Dies bedeutet, dass in einer Antenne mit hohem Q ein Widerstand von 5 Ohm von Widerständen wie eine 50-Ohm-Dummy-Last aussieht (unter Verwendung des Q-Faktors 10).
Bei Antennen mit hohem Q verringert jeder Verlust nicht nur das Q, sondern erweitert auch die Bandbreite der Antenne. Um dies zu vermeiden, werden Ladespulen für Antennen und Induktivitäten normalerweise aus dickem Draht hergestellt.
Low-Q-Antennen haben geringe Verluste, und Sie möchten die Verluste häufig auf ein Minimum beschränken. High-Q-Antennen sind gut, wenn Sie nur Signale empfangen, da eine High-Q-Antenne Signale, die „außerhalb des Bandes“ liegen, fast herausfiltert. Eine Antenne mit niedrigem Q auf dem anderen Band ermöglicht es Ihnen, eine größere Bandbreite zu empfangen.
Das Antennendesign beeinflusst den Q-Faktor einer Antenne. Patch-Antennen sind, wie auf dem Foto oben in diesem Artikel, von Natur aus Antennen mit hoher Güte.
So berechnen Sie den Q-Faktor Ihrer Antenne
Die Grundgleichung für den Q-Faktor einer Antenne lautet:
Q = (Mittenfrequenz) ÷ (ƒ2 - ƒ1)
F2-F1 kann als Delta bezeichnet werden.
F2 und F1 finden
Wie finden Sie f2 und f1 am Anfang?
- Suchen Sie einen Antennentester oder ein Amateurfunkgerät, das ein hohes SWR übertragen kann.
- Entfernen Sie den Antennentuner (falls vorhanden) von der Antenne, die Sie testen möchten. Stellen Sie die Mittenfrequenz der Antenne ein, z. B. 2,425 GHz für eine Antenne mit 2,40 bis 2,45 GHz.
- Stellen Sie den Tester so ein, dass der SWR auf 5: 1 steigt. Beachten Sie diesen Punkt.
- Erhöhen Sie dann die Frequenz, bis das SWR auf 5: 1 ansteigt. Notieren Sie die Häufigkeit, mit der dieses Verhältnis erreicht wurde.
Sie berechnen Q, indem Sie die Mittenfrequenz durch die Differenz zwischen den 5: 1-Bandbreitenpunkten dividieren.
Beispiel
Angenommen, Sie haben eine Mittenfrequenz von 2,4 GHz. Es erreichte das 5: 1 SWR bei 2,3 GHz und 2,5 GHz. Der Unterschied zwischen den beiden Bandbreitenpunkten beträgt 2,5 GHz minus 2,3 GHz für 0,2 GHz. Die Mittenfrequenz von 2,4 GHz wird für eine Antenne Q von 12 durch 0,2 GHz geteilt. Bei der hier gezeigten 2400-MHz-Antenne mit einer 50-MHz-Frequenz von 1 und 2 Delta beträgt der Q-Faktor 48. Es gibt logarithmische periodische Antennen, andererseits mit einem Q-Faktor von 1.
Alternative Berechnungsmethode
Eine andere Möglichkeit, Q zu berechnen, besteht darin, die SWR-Kurve für die Antenne zu betrachten. Sie können ein 2: 1-SWR als Definition für die Frequenzen eins und zwei verwenden.
- Beachten Sie die Mittenfrequenz, den niedrigsten Punkt auf der SWR-Kurve. Beachten Sie dann die beiden Punkte auf der SWR-Kurve, an denen das SWR 2,0 beträgt.
- Subtrahieren Sie diese beiden Frequenzen für das Delta voneinander.
- Teilen Sie die Mittenfrequenz durch dieses Delta für den Q-Faktor der Antenne.
Diese groben Q-Berechnungen berücksichtigen nicht den Koax-Verlust, aber das macht die Mathematik viel schwieriger, so dass hier nicht darauf eingegangen wird. Es gibt Online-Rechner zur Bestimmung des Q einer Antenne mit Koaxialverlust.
So ändern Sie den Q-Faktor
Einige mobile Antennen haben Ladespulen aus dickem Draht, um die Widerstandsverluste gering zu halten und den Q-Faktor zu maximieren. Das Reinigen der Gelenke der Antenne kann deren Effizienz verbessern, was an einem Anstieg des Q-Faktors zu erkennen ist.
Normalerweise besteht ein Kompromiss zwischen Q-Faktor und Bandbreite. Je breiter die Bandbreite der Antenne ist, desto niedriger ist der Q-Faktor. Je höher die Antennenbelastung ist, desto höher ist der Q-Faktor und desto schmaler ist die Bandbreite.
Das Kürzen einer Antenne erhöht ihren Q-Faktor. Dies ist einer der Vorteile der Verwendung einer Antenne, die eine halbe Wellenlänge oder ein Viertel einer Wellenlänge lang ist, gegenüber einer Antenne, die die volle Wellenlänge der beabsichtigten Signalfrequenz darstellt. Für niedrige Frequenzen müssen Sie aufgrund der Größe eine ¼-Wellenlängenantenne verwenden.
Dieser Artikel ist genau und nach bestem Wissen des Autors. Der Inhalt dient nur zu Informations- oder Unterhaltungszwecken und ersetzt nicht die persönliche Beratung oder professionelle Beratung in geschäftlichen, finanziellen, rechtlichen oder technischen Angelegenheiten.
