Le antenne si confrontano mediante banda, adattamento, efficienza, guadagno, diagramma e polarizzazione. Queste sei grandezze rispondono a domande diverse. Un VNA misura parametri di porta come S11, ma da solo non determina guadagno, efficienza di radiazione o copertura.
1. Frequenza e banda utile
Specifica gli estremi entro cui valgono i requisiti. La banda ben adattata può essere più ampia di quella con diagramma o polarizzazione adeguati.
La banda relativa è (fhigh−flow)/fcenter, con centro definito. 2,40–2,50 GHz equivalgono a 100 MHz, circa il 4,08% rispetto alla media aritmetica di 2,45 GHz. Non significano 100 Mbit/s di dati.
2. Impedenza, S11 e ROS
L’impedenza d’ingresso è in generale complessa e dipende da frequenza e montaggio. L’adattamento si valuta rispetto a un riferimento, per esempio 50 o 75 Ω.
Per il coefficiente di riflessione Γ, ROS = (1+|Γ|)/(1−|Γ|). La frazione di potenza riflessa è |Γ|² nelle appropriate condizioni di riferimento.
S11 in dB è 20 log10|Γ|, normalmente negativo; return loss è −20 log10|Γ|, positivo. Le soglie hanno quindi segni e direzioni di confronto differenti.
| Condizione | ROS circa | Potenza riflessa |
|---|---|---|
| S11 = −10 dB | 1,92 | 10% |
| S11 = −20 dB | 1,22 | 1% |
| ROS = 2 | 2 | 11,1% |
Un ROS inferiore a 2 non certifica tutta l’antenna. Anche un resistore adattato può assorbire energia e trasformarla in calore senza la radiazione richiesta.
3. Efficienza di radiazione e totale
L’efficienza di radiazione è potenza irradiata divisa per potenza accettata. Per un’antenna passiva a una porta, includendo il disadattamento, ηtotal = ηrad(1−|Γ|²).
Con ηrad = 80% e S11 = −10 dB si ottiene il 72% totale. L’esempio richiede piani coerenti; il valore iniziale dell’80% non si ricava dal solo S11.
4. Guadagno e direttività
In unità lineari G = ηrad D. D descrive la concentrazione spaziale; G include le perdite di radiazione. Il guadagno realizzato include anche il disadattamento.
dBi si riferisce alla sorgente isotropica, dBd al dipolo a mezz’onda: 0 dBd corrisponde a circa 2,15 dBi. dBm esprime potenza rispetto a 1 mW; 10 mW sono 10 dBm, non 10 dBi.
Il guadagno passivo non crea potenza aggiuntiva. Riporta direzione, frequenza e definizione, non soltanto il massimo.
5. Diagramma, larghezza del fascio e lobi
La larghezza a metà potenza è tra i punti del lobo principale a 3 dB sotto il massimo. Controlla entrambi i tagli principali, lobi laterali, retro e nulli.
Omnidirezionale significa solitamente risposta quasi uniforme in azimut, non sull’intera sfera. Un massimo elevato può coesistere con una risposta debole nella direzione utile. Misura più frequenze con il montaggio definitivo.
6. Polarizzazione
Per la lineare conta l’allineamento. Per la circolare verifica verso di rotazione con la stessa convenzione e rapporto assiale. Una semplice apertura rotonda non genera automaticamente polarizzazione circolare.
Disadattamento di polarizzazione, perdita del cavo e riflessione alla porta sono effetti diversi. Un buon S11 non identifica la polarizzazione sbagliata rispetto all’altra antenna.
Misura e risultato di sistema
Usa un VNA calibrato per le porte, un metodo radiativo appropriato per guadagno e diagramma e una procedura adatta per l’efficienza. Anche la misura di campo vicino richiede calibrazione ed elaborazione.
Completa i dati con interferenze e ricevitore reali. Le definizioni di guadagno e polarizzazione aiutano a formulare criteri coerenti per banda, ambiente e accettazione.
