En retningsbestemt antenne eller en stråleantenne er en antenne, der udstråler eller modtager større effekt i specifikke retninger, hvorved interferens fra uønskede kilder reduceres og ydeevnen forbedres. Retningsbestemte antenner tilvejebringer forbedret ydeevne over dipolantenner og retningsbestemte antenner generelt, når en større koncentration af stråling ønskes i en bestemt retning.
En antenne med høj forstærkning er en retningsbestemt antenne med en fokuseret og smal radiostråle, der tillader mere præcis målretning af radiosignaler. Disse antenner fungerer bedst i flade og åbne områder, hvor intet bjerg forstyrrer radiobølgerne. I modsætning hertil er en antenne med lav forstærkning en rundstrålende antenne med en bred stråle af radiobølger, der gør det muligt for signalet at sprede sig rimeligt godt selv i bjergområder, hvilket gør det mere pålideligt uanset terræn. Antenner med lav forstærkning bruges ofte i rumfartøjer som et supplement til antennen med høj forstærkning som transmitterer en meget smallere stråle og således er modtagelig for tab af signal.
Alle funktionelle antenner er retningsbestemte i varierende grad. Generelt tages imidlertid kun retningen i planet parallelt med jorden i betragtning, og funktionelle antenner kan således let være retningsstrålende i et enkelt plan. De mest almindelige typer er Yagi-antennen , antennens log-periodiske og hjørnereflektorantenne , ofte kombineret og solgt kommercielt som tv-antenner til beboelse. Cellulære repeatere bruger ofte eksterne retningsbestemte antenner i et forsøg på at give et meget stærkere signal end det, der opnås på en standard mobiltelefon . Satellit-tv- modtagere bruger generelt parabolantenner . Til frekvenser af bølgelængder anvendes høj og medium turnetværk som retningsbestemte antenner i de fleste tilfælde.
Under transmission tillader en antenne med høj forstærkning, at mere af den transmitterede effekt sendes til modtageren, hvilket øger styrken af det modtagne signal. Ved modtagelse fanger en antenne med høj forstærkning mere af signalet, hvilket igen øger signalstyrken. På grund af gensidighed er disse to effekter ens: en antenne, der øger et transmitteret signal med en faktor på 100 sammenlignet med en isotrop sender, vil også samle op 100 gange mere energi end den isotropiske antenne, når den bruges som en modtagerantenne. På grund af deres direktivitet sender og modtager retningsbestemte antenner også færre signaler fra andre retninger end fjernlyset. Denne egenskab kan bruges til at reducere interferens.
Der er mange måder, hvorpå en antenne med høj forstærkning kan laves. De mest almindelige er parabolantenner , de spiralformede antenner , yagi-antennerne og den trinvise række af mindre antenner. Hornantenner kan også konstrueres med høj forstærkning, men de er mindre almindelige. Andre konfigurationer er stadig mulige: Arecibo-observatoriet bruger en kombination af linjefodring og en enorm sfærisk reflektor (i modsætning til den sædvanlige parabolske reflektor) for at opnå ekstremt høje gevinster ved specifikke frekvenser.
Den antenne vinde er ofte citeret i forhold til en isotropantenne , en antaget antenne også udstrålende i alle retninger. Vi kalder denne forstærkning dBi, og vi måler den i decibel . Energibesparelse kræver, at antenner med høj forstærkning har smalle bjælker . For eksempel, hvis en antenne med høj forstærkning får en en watt emitter til at ligne en 100 watt emitter, så kan strålen højst dække en hundrededel af himlen, ellers ville den samlede mængde energi, der udstråles i alle retninger, resultere i en effekt, der overstiger den af senderen, hvilket er umuligt. Til gengæld indebærer dette, at antenner med høj forstærkning skal være fysisk store, for jo smallere den ønskede stråle, jo større skal antennen være (målt i bølgelængder) afhængigt af diffraktionsgrænsen.
Antenneforstærkningen kan også måles i dBd, en forstærkning i decibel i forhold til retningen af den maksimale intensitet af en halvbølgedipol. I tilfælde af Yagi-antenner svarer dette nogenlunde til den forventede gevinst for den testede antenne minus alle dens instruktører og reflektor. Forveks ikke dBi og dBd: de to adskiller sig med 2,15 dB, dBi-nummeret er det højeste, fordi en dipol har en forstærkning på 2,15 dB sammenlignet med en isotrop antenne.
Gevinsten afhænger også af antallet af elementer og indstillingen af disse elementer. Antenner kan indstilles til at resonere over et bredere spektrum af frekvenser, men alt andet lige, betyder det, at antenneforøgelsen er mindre end den indstillet til en enkelt frekvens eller gruppe af frekvenser. For eksempel i bredbånds-tv-antenner er faldet i forstærkning særlig stort i bunden af tv-transmissionens bånd. Denne nederste tredjedel af tv-båndet er kendt i Storbritannien som gruppe A (se forstærkningsgraf, der sammenligner antenner grupperet til en enkelt bredbåndsantenne af samme størrelse eller model).
Andre faktorer kan også påvirke gevinsten, såsom blænde (det område, hvorfra antennen samler signalet, som næsten udelukkende er relateret til størrelsen på antennen, men kan øges for små antenner ved at tilføje en ferritstang) og effektivitet (påvirket af størrelse, resistivitet af anvendte materialer og impedanstilpasning). Disse faktorer forbedres let uden at justere antennenes andre egenskaber.
Antenner med høj forstærkning er generelt den største komponent i rumsonder. Radioantennerne med den største gevinst er enorme, ligesom Arecibo Observatory . Den Deep Space Network bruger 35m underkopper ved bølgelængder på omkring en centimeter. Denne kombination giver en antenneforstærkning på ca. 100.000.000 (eller 80 dB, som normalt målt), hvilket gør senderen ca. 100 millioner gange højere og en modtager ca. 100 millioner gange mere følsom, forudsat at målet er i strålen . Denne stråle kan højst dække ti milliardedele ( 10-8 ) af himlen, og det kræver derfor meget præcis målretning.
En høj forstærkning i kombination med meddelelsen millimeter bølge i WPAN , øger muligheden for samtidig programmering af flere transmissioner uden indblanding i et lokaliseret område, hvilket resulterer i en enorm stigning i netværket gennemløb. Imidlertid er den optimale planlægning af samtidige transmissioner et NP-vanskeligt problem .
Parabol - 70 m antennen på Goldstone
Helical antenne
En Yagi-Uda-antenne . Fra venstre mod højre kaldes elementerne monteret på bommen reflektor, drevet element og direktør. Reflektoren identificeres let som værende lidt (5%) længere end det drevne element, og instruktøren lidt (5%) kortere.
Et kæmpe radar- faset array i Alaska
Holmdel Horn-antenne i Holmdel, New Jersey . Bygget til at understøtte Echo-satellitkommunikationsprogrammet , blev det derefter brugt i eksperimenter, der afslørede den kosmiske baggrundsstråling, der gennemsyrer universet.
Ship Space Voyager 2 . HGA (en parabol) er den store skålformede genstand.
Et tidligt eksempel (1922) af en retningsbestemt AM-radiosender, bygget til WOR , derefter i New Jersey og målrettet mod både New York og Philadelphia.