Монопольді антенна - Monopole antenna

Типтік мачталы радиатор монополиялық антенна Радио станция жылы Чепел Хилл, Солтүстік Каролина. Діңгектің өзі таратқышқа қосылып, радиотолқындарды сәулелендіреді. Ол жерден оқшаулау үшін керамикалық изоляторға орнатылады. Таратқыштың басқа терминалы а-ға қосылған жер өрістің астында көмілген кабельдерден тұратын жүйе.

A монопольді антенна класс радио антенна түзуден тұрады таяқша -қандай да бір түріне перпендикулярлы түрде жиі орнатылатын пішінді өткізгіш өткізгіш а деп аталады жердегі жазықтық.[1][2][3] Бастап қозғаушы сигнал таратқыш немесе антенналарды қабылдау үшін шығыс сигналы қолданылады қабылдағыш монополияның төменгі шеті мен жер жазықтығы арасында алынады. Антеннаның бір жағы желі монополияның төменгі ұшына, ал екінші жағы көбінесе Жерге жататын жер жазықтығына бекітілген. Бұл а дипольды антенна ол антеннаның екі жартысы арасында қолданылатын таратқыштан келетін сигналмен екі бірдей өзек өткізгіштерден тұрады.

Монополь көбінесе а ретінде қолданылады резонанс антенна; өзек ашық ретінде жұмыс істейді резонатор тербелмелі радиотолқындар үшін тұрақты толқындар оның ұзындығы бойынша кернеу мен ток. Сондықтан антеннаның ұзындығы -мен анықталады толқын ұзындығы ол пайдаланылатын радио толқындарының Ең көп таралған түрі ширек толқындық монополия, онда антенна радиотолқындардың толқын ұзындығының шамамен төрттен бірін құрайды. Алайда монополды антенналарды таратуда 5/8 = 0,625 толқын ұзындығы да танымал, өйткені бұл ұзындықта монополия өз күшінің максималды мөлшерін көлденең бағытта таратады. Монопольді антеннаны 1895 жылы радионың ізашары ойлап тапты Гульельмо Маркони; сондықтан оны кейде деп атайды Marconi антеннасы.[4][5][6] Монопольді антеннаның кең таралған түрлері болып табылады қамшы, резеңке, спираль, кездейсоқ сым, қолшатыр, төңкерілген-L және Т-антенна, төңкерілген-F, мачталы радиатор, және жер үсті антенналары.

Ширек толқындық монополаның жүктеме кедергісі дипольдік антеннаның жартысына тең немесе 37,5 + j21,25 ом.

Тарих

Марконидің 1896 жылғы патентінен алынған[7] аспалы металл плиталардан тұратын өзінің алғашқы монополиялық антенналарын көрсету (u, w) таратқышқа бекітілген (сол) және қабылдағыш (оң жақта), екінші жағы жерге тұйықталған (E). Кейінірек ол плиталардың қажет емес екенін және аспалы сымның жеткілікті екенін анықтады.
Марконидің алғашқы монопольді таратқышы
Марконидің 1900 жылы Полдху, Корнуоллдағы таратқыш станциясындағы монополиялық антенналарының бірі, ғимараттағы таратқышқа қарай созылған ұзын сыммен ағаш қолға ілулі тұрған кішкене металл пластинадан тұрады.

Монопольді антенна 1895 жылы ойлап табылып, 1896 жылы патенттелген[7] радионың ізашары Гульельмо Маркони радиобайланыстағы алғашқы тәжірибелері кезінде. Ол қолданудан бастады дипольды антенналар ойлап тапқан Генрих Герц металл тақтайшалармен аяқталатын екі бірдей көлденең сымдардан тұрады. Ол эксперимент арқылы егер дипольдің орнына таратқыш пен қабылдағыштың бір жағы аспалы сыммен, ал екінші жағы Жермен байланысқан болса, ол одан да алыс қашықтыққа бере алатындығын анықтады. Осы себепті монополия а деп аталады Marconi антеннасы,[4][5][6] дегенмен Александр Попов дербес оны шамамен бір уақытта ойлап тапты.[8][9][10][11]

Радиациялық үлгі

Сияқты дипольды антенна, монополияда ан көп бағытты радиациялық үлгі: ол бәрінде бірдей қуатпен сәулеленеді азимутальды антеннаға перпендикуляр бағыттар. Алайда, сәулелену қуаты биіктік бұрышына байланысты өзгереді, ал сәулелену нөлге дейін төмендейді зенит антенна осінің. Ол сәуле шашады тігінен поляризацияланған радиотолқындар.

Монопольді антеннаны көрсету кернеудің екі еселенген бос кеңістігіндегі диполь сияқты тамаша жердегі сәулелену үлгісіне ие

Монопольді елестетуге болады (оң жақта) тігінен төменгі жартысын ауыстыру арқылы қалыптасады дипольды антенна (c) өткізгіш жазықтықпен (жердегі жазықтық ) қалған жартысына тік бұрышпен. Егер жер үсті жазықтығы жеткілікті үлкен болса, радио дипольдің қалған жоғарғы жартысынан шығады (а) жердегі жазықтықтан шағылысқан кескін антеннасы (b) дипольдің жетіспейтін жартысын қалыптастыру, ол дипольдік сәулелену үлгісін қалыптастыру үшін тікелей сәулеленуге қосылады. Демек, мінсіз өткізгіш, шексіз жер жазықтығы бар монополаның өрнегі антеннаға перпендикуляр, көлденең бағытта максималды сәулеленуімен дипольдік өрнектің жоғарғы жартысына ұқсас. Ол жердегі жазықтықтың үстіндегі кеңістікте немесе дипольды антеннаның жарты кеңістігінде ғана сәулеленетіндіктен, монопольды антеннада пайда екі рет (3 дБ қарағанда) ұқсас дипольды антеннаның күшеюі және а радиацияға төзімділік дипольдың жартысы. Бастап жарты толқынды диполь 2,19 ұтысқа ие dBi және 73 ом сәулеленуге төзімділігі, ширек толқындық монополь, ең көп таралған түрі, күшейту коэффициенті 2,19 + 3 = 5,19 боладыdBi және радиацияға төзімділік шамамен 36,8 Ом, егер ол жақсы жер жазықтығының үстіне орнатылса.[12]

Электрлік кішігірім жердегі жазықтықтардың, сондай-ақ жетілмеген жердегі жердің жалпы әсері максималды сәулелену бағытын жоғары биіктік бұрыштарына дейін еңкейтуде.[13]

Түрлері

Толқын ұзындығы 3/2 монополаның сәулелену үлгісі. Толқын ұзындығының 1/2 ұзындығына дейінгі монополды антенналардың бір «лобы» болады, өрістің кернеулігі көлденең бағытта максимумнан монотонды түрде төмендейді, бірақ ұзағырақ монополияларда бірнеше конустық «лобтар» (сәулелену максимумдары) бар бұрыштар бағытталған күрделі өрнектер бар аспан.

20 МГц-тен төмен жиілікте жұмыс істейтін монопольді антенналар үшін жер жазықтығы әдетте Жер болып табылады; бұл жағдайда антенна жерге орнатылады және желінің бір жағы жерге қосылады жер антеннаның түбінде. Жерге төзімділікті төмендету үшін антенналарды беру кезінде бұл антеннадан сыртқа созылған жерленген сымдардың радиалды желісі болып табылады. Бұл дизайн үшін қолданылады мачталы радиатор таратылатын антенналар радиохабар тарату ішінде MF және LF жолақтар. Төменгі жиілікте антенналық діңгек болады электрлік қысқа тиімділігі мен сәулеленетін қуатын жоғарылату үшін радиацияға төзімділікті өте аз береді, мысалы монополдар Т-антенна және қолшатыр антеннасы қолданылады.

At VHF және UHF жер бетіндегі жазықтықтың қажет жиіліктері аз, сондықтан антеннаны жерден жоғары орнатуға мүмкіндік беретін жасанды жер ұшақтары қолданылады. Осы жиіліктегі монопольді антеннаның кең тараған түрі төрттен бір толқыннан тұрады қамшы антеннасы оның негізінен көлденең немесе диагональ бойынша сәулеленетін бірнеше сымдардан немесе шыбықтардан тұратын жер үсті жазықтығымен; бұл а деп аталады жер үсті антеннасы. At гигагерц Автомобиль шатырының немесе ұшақтың корпусының металл беткейлері жер бетіндегі жазықтықты жақсы етеді ұялы телефон антенналар төбеге орнатылған қысқа қамшылардан, ал әуе кемесінің байланыс антенналары көбінесе аэродинамикалық қысқа өткізгіштен тұрады тегістеу фюзеляждан жобалау; бұл а деп аталады пышақ антеннасы.[12]

Ширек толқынды қамшы және резеңке антенналар сияқты қол радиоларымен қолданылады рация және портативті FM радиолары монополды антенналар болып табылады. Жылы қолданылатын антенна ұялы телефондар болып табылады төңкерілген F антеннасы, бұл инверттелген-L монополиясының нұсқасы. Антеннаға иілу кеңістікті үнемдейді және оны ұялы телефонның шегінде ұстайды, бірақ антеннаның кедергісі өте төмен. Сәйкестікті жақсарту үшін антенна соңынан емес, кейбір аралық нүктелерден қоректенеді және оның орнына ұштары жерге тұйықталады. Бұл портативті құрылғыларда антеннаның тиімді жер үсті жазықтығы жоқ, таратқыштың жер жағы тек оның жердегі байланысымен байланысқан плата. Пластинаның жері антеннаға қарағанда кішірек болғандықтан, антенна / жер тіркесімі асимметриялы болып жұмыс істей алады дипольды антенна монополияға қарағанда. Оларды ұстап тұрған адамның қолы мен денесі жердегі рудиментті жазықтық ретінде жұмыс істей алады.

Кейде монопольді антенналар диэлектрлік субстратта аз нәзік болу үшін басылып шығарылады және оларды баспа платасының технологиялары арқылы оңай жасауға болады. Мұндай антенналар басылған монополиялық антенналар ретінде белгілі. Олар әр түрлі қосымшаларға жарайды RFID және сымсыз желі.[14].

VHF жер үсті жазықтық антеннасы, жоғары жиілікте қолданылатын монопольді антеннаның түрі. Төмен қарай бағытталған үш өткізгіш жердегі жазықтық болып табылады

Монополды тарату антенналары

Радио хабарларын тарату үшін пайдаланған кезде, радиохабар таратқыштан келетін радиожиілікті қуат мұнара мен жер үсті жүйесі арасындағы негізгі оқшаулағыш арқылы беріледі. Үшін тамаша жер жүйесі AM хабар таратушылар кем дегенде 120 адам жерленген мыс немесе фосфор қола ұзындығы кемінде төрттен бірінің радиалды сымдары және мұнараға жақын жерде жер үсті экраны. Жер жүйесіндегі барлық компоненттер бір-бірімен байланысады, әдетте дәнекерлеу, дәнекерлеу немесе пайдалану күміс монета коррозияны азайтуға көмектесетін дәнекерлеу. Қолданылатын монополды антенналар жігіт сымдары қолдау үшін кейбір елдерде мачталар деп аталады. Америка Құрама Штаттарында «мачта» термині, әдетте, кішірек антеннаны қолдайтын құбырды сипаттау үшін қолданылады, сондықтан өзін-өзі қолдайтын және жігіттік сымды антенналарды монополия деп атайды, егер олар жеке тұрса. Егер бағытты басқару үшін бірнеше монопольды антенналар қолданылса радиожиілік (РФ) көбейту, олар деп аталады бағытталған антенна массивтер.

Америка Құрама Штаттарында Федералдық байланыс комиссиясы (FCC) антеннаға таратқыштың қуат көзін өлшеуді және қолдауды талап етеді. Қуат көзі өлшенген токтың квадраты ретінде есептеледі, , антеннаға антеннаның ағындық импедансының нақты бөлігіне көбейтілген таратушы желіден ағып, .

Бұл кедергі антеннаның және жер жүйесінің тұрақтылығын тексеру үшін мезгіл-мезгіл өлшенеді. Әдетте, импеданс бойынша сәйкестік желі антеннаның кедергісіне сәйкес келеді электр жеткізу желісі оны тамақтандыру.

Монопольді антенналардың мысалдары:

Монопольді антенналар бүкіл әлем бойынша мобильді және Интернет желілерінің құрамдас бөліктерінің біріне айналды. Олардың салыстырмалы түрде арзан және жылдам орнатылуы дамушы елдер үшін айқын таңдау жасайды.

Сондай-ақ қараңыз

Әдебиеттер тізімі

  1. ^ Пойзель, Ричард (2012). Антенна жүйелері және электрондық соғыс қолданбалары. Artech үйі. б. 223. ISBN  9781608074846.
  2. ^ Bevelacqua, Питер Дж. (2016). «Монополиялық антенна». Антенна түрлері. Antenna-Theory.com веб-сайты. Алынған 20 тамыз 2020.
  3. ^ Строун, Р. Дин, Ред. (2000). ARRL антенна кітабы, 19-шы басылым. Американдық радиорелелік лига. б. 2.17. ISBN  9780872598041.
  4. ^ а б Дас, Сисир К. (2016). Антенна және толқындарды көбейту. Tata McGraw-Hill білімі. б. 116. ISBN  978-1259006326.
  5. ^ а б Вонг, К.Даниэль (2011). Сымсыз байланыс инженерлік технологияларының негіздері. Джон Вили және ұлдары. б. 94. ISBN  978-1118121092.
  6. ^ а б Кишоре, Камал (2009). Антенна және толқындарды көбейту. IK International Ltd. б. 93. ISBN  978-9380026060.
  7. ^ а б АҚШ патенті 586193, Гуглиелмо Маркони Электр сигналдарын беру, 1896 жылы 7 желтоқсанда берілген, 1897 жылы 13 шілдеде берілген
  8. ^ Visser, Hubregt J. (2006). Массив және фазалық массив антеннасының негіздері. Джон Вили және ұлдары. б. 31. ISBN  0470871180.
  9. ^ Хоут, Л.С. (1963). Байланыс тарихы - АҚШ әскери-теңіз флотындағы электроника. АҚШ Әскери-теңіз күштері. бет.19.
  10. ^ Мейнель, Кристоф; Sack, Harald (2014). Сандық байланыс: байланыс, мультимедия, қауіпсіздік. Springer Science and Business Media. б. 55. ISBN  978-3642543319.
  11. ^ Штуцман, Уоррен Л .; Thiele, Gary A. (2012). Антенна теориясы және дизайны. Джон Вили және ұлдары. б. 8. ISBN  978-0470576649.
  12. ^ а б Макнамара, Тереза ​​(2010). Антеннаны орналастыру және орнатуға кіріспе. АҚШ: Джон Вили және ұлдары. б. 145. ISBN  978-0-470-01981-8.
  13. ^ Вайнер, Мелвин М.Вайнер (2003). Монопольді антенналар. АҚШ: CRC Press. VI бет. ISBN  0-8247-4844-1.
  14. ^ Дж. Р. Панда, А. С. Р. Салади, Рахеш Сингх Кшетримайум, «DualbandRFID және WLAN қосымшаларына арналған шағын монополды антенна», радиотехника, т. 20, жоқ. 2, 2011 ж., 464-467 бб

Сыртқы сілтемелер