Ο σχεδιασμός και ο υπολογισμός των κεραιών είναι βασικές πτυχές των συστημάτων ραδιοεπικοινωνιών. Επηρεάζουν τη δύναμη του σήματος, την ποιότητα και την κάλυψη.

Παράδειγμα 1: Αντένα Yagi-Uda για την υποδοχή τηλεόρασης

Η κεραία Yagi-Uda χρησιμοποιείται ευρέως για την τηλεοπτική λήψη λόγω των υψηλών κερδών και των κατευθυντικών ιδιοτήτων της. Ο σχεδιασμός της περιλαμβάνει πολλαπλά στοιχεία, συμπεριλαμβανομένου ενός κινητήριου στοιχείου, ανακλαστήρα, και διευθυντές. Το κέρδος μιας τυπικής κεραίας Yagi μπορεί να φτάσει μέχρι και 20 dBi, ενισχύοντας τη λήψη σήματος από μακρινούς πομπούς.

Για παράδειγμα, ένα Yagi με πέντε στοιχεία μπορεί να έχει μια κατευθυντικότητα περίπου 8 dBi. Λαμβάνοντας υπόψη τις απώλειες απόδοσης, το συνολικό κέρδος θα μπορούσε να είναι περίπου 15-20 dBi, κατάλληλο για τα τηλεοπτικά σήματα μεγάλων αποστάσεων.

Παράδειγμα 2: Κεραία διπολικών σε κινητές συσκευές

Οι κεραίες διπολικών είναι κοινές στα κινητά τηλέφωνα λόγω της απλότητας και του συμπαγούς μεγέθους τους. Συνήθως έχουν κέρδος κοντά στα 2,15 dBi, το οποίο είναι επαρκές για επικοινωνία μικρής εμβέλειας. Ο σχεδιασμός περιλαμβάνει έναν ισορροπημένο αγωγό με μήκος περίπου το μισό μήκος κύματος της συχνότητας λειτουργίας.

Δεδομένου ότι τα δίπολα είναι πανταχού κατευθυντικά στο οριζόντιο επίπεδο, το κέρδος τους είναι σχετικά χαμηλό αλλά επαρκές για την κυτταρική επικοινωνία μέσα σε περιορισμένο εύρος.

Παράδειγμα 3: Παραβολική κεραία πιάτων για δορυφορική επικοινωνία

Οι παραβολικές κεραίες πιάτων χρησιμοποιούνται για δορυφορικούς συνδέσμους λόγω του υψηλού κέρδους και του στενού εύρους ακτίνας τους. Ένα τυπικό πιάτο μπορεί να έχει διάμετρο 3 μέτρων, παρέχοντας κέρδη άνω των 40 dBi. Το κέρδος εξαρτάται από το μέγεθος και το μήκος κύματος του πιάτου, που υπολογίζεται με τη χρήση του τύπου:

Gain (dBi) = 20 log10 (D / λ) + standard

Για ένα πιάτο 3 μέτρων που λειτουργεί στα 12 GHz (λ = 0,025 μέτρα), το κέρδος μπορεί να υπολογιστεί ως εξής:

Κέρδος ⁇ 20 log10 (3 / 0.025) ⁇ 20 log10 (120) ⁇ 20 × 2,08 ⁇ 41,6 dBi

Περίληψη των μεθόδων υπολογισμού των κερδών

Οι κοινές μέθοδοι περιλαμβάνουν ανάλυση της κατευθυντικότητας, φυσικές διαστάσεις σε σχέση με το μήκος κύματος και εκτιμήσεις απόδοσης.