Monopolinė antena: dizainas, veikimas, tipai ir pritaikymas

Radijo pradininkas, vardu Guglielmo Marconi, 1895 m. išrado monopolinę anteną ir užpatentavo 1896 m. per pirmuosius istorinius radijo ryšio eksperimentus. Taigi ši antena taip pat žinoma kaip Marconi antena. Tai yra pusė a dipolio antena išdėstyti virš laidžios įžeminimo plokštumos. Taigi ketvirtinės bangos monopolio antena yra labiausiai paplitęs tipas, kai ši antena yra maždaug 1/4 radijo bangų bangos ilgio. Šie antenos naudojami interneto tinkluose ir mobiliajame ryšyje. Taigi šiame straipsnyje aptariama a apžvalga monopoline antena – darbas su programomis.

Monopolinės antenos apibrėžimas

Radijo antenos tipas, kuriame yra tiesus strypo formos laidininkas, statmenai sumontuotas virš įžeminimo plokštumos, vadinamas monopoline antena. Ši antena yra paprasta ir vieno laido antena, daugiausia naudojama signalams perduoti ir priimti, todėl plačiai naudojama belaidžio ryšio sistemose.

Monopolinėje antenoje laidininko strypas veikia kaip atviras rezonatorius, daugiausia radijo bangoms ir svyruoja nuolatinės įtampos ir srovės bangomis per visą jo ilgį. Antenos ilgis tiesiog nustatomas priklausomai nuo pageidaujamo radijo bangos ilgio. Monopolinės antenos dažnių diapazonas yra nuo 1,7 iki 2 GHz, o vidutinis stiprinimas yra 3,7 dBi.

Monopolio antenos dizainas

Monopolinė antena yra ½ (pusė) dipolio antenos, kuri yra beveik sumontuota ant tam tikro tipo įžeminimo plokštumos. Taigi, ši antena sumontuota ant begalinės įžeminimo plokštumos, kurios ilgis „L“, kaip parodyta žemiau. Pagal vaizdo teoriją įžeminimo plokštumos laukus galima rasti per anteną laisvoje erdvėje, kuri parodyta antroje diagramoje. Tai tik dipolio antena su dvigubu monopoline antena L (ilgis).

Pirmame paveikslėlyje įžeminimo plokštumos laukai yra lygūs laukams. Monopolinės antenos laukai po įžeminimo plokšte šiame paveiksle yra lygūs nuliui. Monopolinės antenos kryptingumas yra tiesiogiai susijęs su dipoline antena. Jei 2L ilgio dipolinės antenos kryptingumas yra D1, tai monopolinės antenos, kurios ilgis 'L', kryptingumas bus D1+3, o tai reiškia, kad monopolinės antenos kryptingumas yra dvigubai didesnis už dipolinės antenos kryptingumą. Pagrindinė to priežastis yra tik tai, kad po įžeminimo plokšte nevyksta spinduliuotė; taigi antena efektyviai padvigubinama kaip „direktyvinė“.

Monopolinės antenos veikimo principas

Monopolinės antenos veikimo principas yra toks; kai energija tiekiama į monopolį, ji yra spinduliuojama panašiai visomis antenos ilgio kryptimis virš įžeminimo plokštumos, ant kurios ji sumontuota. Šios antenos spinduliuotės modelis yra įvairiakryptis, todėl ji spinduliuoja lygiaverte galia visomis kryptimis stačiu kampu antenai. Antenos spinduliuojama galia keičiasi pakilimo kampu, kai spinduliuotė nukrenta iki nulio antenos ašies piko metu.

Monopolio antenos spinduliavimo modelis

Spinduliuotės modelis yra antenos bangos fronto spinduliuotės arba priėmimo vaizdas, nurodantis jos stiprumą, kad būtų galima lengvai atpažinti antenos funkciją ir kryptį.

Kai antena skleidžiama galia, ji turi įtakos tolimojo ir artimojo lauko regionams. Spinduliavimo modelis gali būti grafiškai pavaizduotas kaip kampinės padėties ir radialinio atstumo funkcija nuo bet kurios antenos. Monopolio antenos spinduliuotės modelis parodytas žemiau.

Monopolinės antenos spinduliuotė yra įvairiakryptė, todėl ji skleidžia vienodą galią visomis kryptimis, kurios yra vertikalios monopolinei antenai. Antenos spinduliuojama galia kinta atsižvelgiant į pakilimo kampą, kai spinduliuotė nukrenta iki nulio antenos ašies smailėje. Jis vertikaliai spinduliuoja poliarizuotas radijo bangas.

Aukščiau pateiktoje diagramoje trijų skirtingų ilgių monopolių antenų grafikų vertikalūs spinduliavimo modeliai yra sumontuoti virš visiškai laidžios žemės.

Radialinis linijos atstumas nuo šaltinio bet kokiu aukščio kampu yra tiesiog proporcingas spinduliuojamos galios tankiui tame aukštyje. Radialinė ašis reguliuojama galios tankio ribose, kuri yra santykinė su ketvirtadaliu bangos monopoliu ir decibelų izotropiniu. Taigi, 0,25 λ mėlynos spalvos ketvirtinės bangos monopolio bangos modelis yra lygus dipolio antenos modelio aukštesnei pusei. 0,5 λ žalios spalvos pusbangis monopolis spinduliuoja daugiau galios horizontaliomis kryptimis. Didžiausią monopolinės antenos horizontaliąją spinduliuotę galima tiesiog pasiekti esant raudonos spalvos bangai, kurios ilgis yra 0,625 λ.

Spinduliuotės modelis, esantis virš 0,5 λ pusės bangos ilgio, per antrą kūginę skiltį, nukreiptą į dangų, išsiskiria į dvi skiltis. Didžiausias, esant 0,625 λ, atsiranda todėl, kad esant dideliems kampams, dviejų skilčių atvirkštinė fazinė spinduliuotė panaikina daugiau galios suspaudimą vertikalioje skiltyje.

Monopolio antenos tipai

Yra įvairių tipų monopolių antenų, tokių kaip botaginė, sraigtinė, guminė atsitiktinė viela, skėtis, stiebo radiatorius, apverstas L, T antena, įžeminimo plokštuma, sulankstytas vienpolis ir apverstas F, kurie aptariami toliau.

Plakti antena

Plakti antena yra monopolio tipo antena ir ji yra labai lanksti, todėl ji tiesiog neskilinėja. Šios antenos pavadinimas buvo kilęs iš į rykštę panašaus judesio, kuris kažkada buvo sutrikęs. Šioje antenoje tiesiog yra tiesus lankstus strypas arba viela, o šios antenos apačia tiesiog prijungiama prie radijo siųstuvo arba imtuvo.

Nešiojamiesiems radijo imtuvams šios antenos dažnai yra sukonstruotos su susipynusių teleskopinių metalinių vamzdelių rinkiniu, todėl nenaudojamas jas galima atitraukti atgal. Ilgesni botagai daugiausia skirti montuoti ant transporto priemonių ir konstrukcijų, kurių lankstus stiklo pluošto strypas yra maždaug vielos šerdies ir gali būti iki 11 m ilgio. Tobulą šios antenos ilgį galima nustatyti pagal radijo bangų ilgį.

Tai dažniausiai naudojamos monopolinės antenos HF, UHF ir VHF radijo dažnių juostose. Jie plačiai naudojami FM radijo imtuvams, belaidžiams telefonams, rankiniams radijo aparatams, įrenginiams, kuriuose veikia „Wi-Fi“, rajoms ir buominėms dėžutėms. Jie yra prijungti prie transporto priemonių, skirtų automobilių radijo imtuvams, taip pat su dvipusiais transporto priemonių ir orlaivių radijo imtuvais.

Sraigtinė antena

Sraigtinėje antenoje yra mažiausiai vienas ar daugiau laidžių laidų, kurie suvynioti spiralės pavidalu. Kai sraigtinė antena yra suprojektuota su vienu sraigtiniu laidu, ši antena vadinama vienagija, o antenos, turinčios mažiausiai 2 arba 4 laidus spiralės viduje, vadinamos keturgyslėmis / dvišakiomis. Norėdami sužinoti daugiau apie tai, žr. šią nuorodą - Sraigtinė antena .

Atsitiktinė laidinė antena

Atsitiktinė vielinė antena apima ilgą laidą, pakabintą virš žemės, kur viela yra tiesi, arba gali būti suverta pirmyn ir atgal tarp sienų ar medžių, kad pakankamai laido patektų į orą. Dėl didžiulio antenos struktūros kintamumo efektyvumas gali keistis nuo vieno pataisymo iki kito.

Atsitiktinės laidinės antenos plačiai naudojamos kaip priėmimo antenos trumpųjų, vidutinių ir ilgųjų bangų juostose, o šios antenos yra naudojamos kaip perdavimo antenos šiose juostose, daugiausia avarinėse arba laikinosiose siuntimo stotyse, mažose lauko ir vietose, kur negalima naudoti nuolatinių antenų. būti sumontuotas.

Guminė Ducky antena

Guminė antena yra trumpa monopolio antena, kuri veikia kaip bazinė plakta antena. Šioje antenoje yra siaura spiralės formos spyruoklinė viela, uždaryta plastikiniu arba guminiu apvalkalu, kad apsaugotų anteną. Šios antenos dažniausiai naudojamos patogioje rankinėje radijo įrangoje UHF ir VHF dažniais.

Šios antenos naudojamos įvairiuose nešiojamuosiuose radijo įrenginiuose, pvz., radijo imtuvuose, skaitytuvuose, nešiojamuose siųstuvuose-imtuvuose ir kur saugumas ir tvirtumas yra svarbesnis už elektromagnetinį veikimą. Ši antena yra labai lanksti ir tinkama naudoti rankoje, ypač nešiojant ant diržo, palyginti su buvusiomis standžiojo teleskopinio tipo antenomis.

Stiebo radiatorius

Stiebo radiatorius yra monopolio antenos tipas. Tai spinduliavimo bokštas arba radijo stiebas, kuriame metalinė konstrukcija yra maitinama ir veikia kaip antena. Paprastai tai naudojama perdavimo antenoms, kurios veikia žemais dažniais MF ir LF juostose, ypač naudojamos AM radijo stotyse. Šios antenos pagrindas paprastai montuojamas ant nelaidžios atramos, kad apsaugotų ją nuo žemės.

Skėčio antena

Skėtinė antena yra vielinė monopolinė antena, kurią galima naudoti kaip perdavimo antenas iki 1 MHz LF, MF ir daugiausia VLF juostose pakankamai žemais dažniais, todėl neįmanoma arba nepraktiška sukurti viso dydžio ketvirtinės bangos monopolinę anteną. Kiekvieno radialinio laido išorinis galas yra nuožulnus žemyn nuo antenos viršūnės ir yra prijungtas prie atraminės virvės per izoliatorių, pritvirtintą prie žemės. Radialiniai laidai pavers šią anteną milžinišku skėčiu su vieliniu rėmu.

T formos antena

T antena yra monopolio radijo antena, kuri taip pat žinoma kaip plokščia viršūnė arba T antena. Šioje antenoje yra vienas arba aukščiau horizontalių laidų, kurie yra subalansuoti tarp dviejų radijo stiebų, kitaip pastatų, ir apsaugoti galuose nuo jų. Horizontalus laidas tiesiog prijungiamas prie horizontalių laidų vidurio, kabo labai arti žemės ir prijungiamas prie siųstuvo (arba) imtuvo. T antenos paprastai naudojamos MF, LF, VLF ir trumpųjų bangų juostose. Šios antenos plačiai naudojamos kaip siuntimo antenos daugiausia mėgėjiškose radijo stotyse, vidutinių ir ilgųjų bangų AM transliavimo stotyse. Trumpųjų bangų klausymui šios antenos naudojamos kaip priėmimo antenos.

Sulankstoma Unipolės antena

Tai vienos rūšies monopolio stiebo radiatoriaus antena, daugiausia naudojama kaip siuntimo antena vidutinių bangų diapazone AM radijo transliavimo stotyse. Šią anteną daugiausia sudaro stiebas arba vertikalus metalinis strypas, prijungtas prie įžeminimo sistemos, kurioje yra palaidoti laidai. Stiebas yra tiesiog aptvertas vertikaliais laidais, kurie yra elektra sujungti stiebo viršūnėje. Šie laidai yra tiesiog sujungti metaliniu žiedu, esančiu šalia stiebo pagrindo, o tiekimo linijos iš siųstuvo maitinimo galia yra pritvirtinta tarp žiedo ir žemės. Ši antena yra geriausias pasirinkimas, kai AM radijo stotis dalijasi bokštu su kitomis antenomis, pvz., FM transliavimo antenomis.

Apversta F antena

Invertuota F antena dažniausiai naudojama mikrobangų ir UHF dažniuose belaidžio ryšio metu. Jame yra monopolinė antena, kuri eina lygiagrečiai įžeminimo plokštei ir viename gale įžeminta. Ši antena tiekiama iš vidurinio taško nuo įžeminto galo atstumo. Ši antena yra kompaktiškesnė, todėl efektyviai skleidžia energiją ir pan. Šios antenos plačiai naudojamos belaidžiuose kompaktiškuose rankiniuose įrenginiuose. Jie naudojami kariniuose bandymų diapazonuose telemetrijos programose.

Monopoline antena vs dipoline antena

Skirtumas tarp monopolio ir dipolio antenos aptariamas toliau.

Privalumai ir trūkumai

The monopolinės antenos pranašumai įtraukti toliau nurodytus dalykus.

• Monopolines antenas labai paprasta statyti ir sumontuoti
• Jie yra tvirti ir nėra brangūs pagaminti.
• Šios antenos reaktyvioji varža yra gana didelė, viršijanti didžiąją jos dažnių diapazono dalį.
• Kai ši antena pailgėja ir sumažėja įžeminimo nuostoliai, antenos efektyvumas pagerėja.
• Vertikalaus tipo monopolio antena naudojama bet kokiam dažniui, trumpesniam nei 2/3 bangos ilgio.
• Tai paprastos įvairiakryptės antenos, kurios užima mažiau vietos, palyginti su ratų antenomis, sumontuotomis viena ant kitos.
• Šios antenos palaiko ryšį bet kuriame kelyje, išskyrus vertikaliai antenos viršuje.
• Spausdintos monopolinės antenos plačiai naudojamos dėl daugybės privalumų, tokių kaip maža kaina, žemas profilis, paprasta gamyba, mažesnis svoris ir derinimas su kitais aktyviais įrenginiais.

The monopolinės antenos trūkumai įtraukti toliau nurodytus dalykus.

• Jis prastai spinduliuoja visomis kryptimis, nes spinduliuoja tolygiai visomis kryptimis.
• Šie brangūs.
• Signalo atspindžius gali sukelti metaliniai objektai ir žemė, todėl galite gauti tiek vertikaliai, tiek horizontaliai poliarizuotus signalus.
• Šios antenos įžeminimo plokštumos konstrukcijos ir dydžio apribojimai dažnai yra ribojantys.
• Šios antenos spinduliavimo modelis daugiausia priklauso nuo įžeminimo plokštumos krypties.

Programos

The monopolinės antenos panaudojimas / pritaikymas ae apima šiuos dalykus.

• Monopolio antenos naudojamos įvairiose srityse, tokiose kaip kosmoso mokslas, radarų technologija, biomedicina, tyrimai ir kt.
• Monopolis dažnai naudojamas kaip rezonansinė antena, kur šios antenos strypas veikia kaip atviras rezonatorius, ypač radijo bangoms ir svyruoja per stovinčias srovės ir įtampos bangas. Taigi, antenos ilgiai tiesiog nustatomi pagal pageidaujamą radijo bangų ilgį.
• Šio tipo antena plačiai naudojama belaidžio ryšio sistemose.
• Monopolio antena su žemo profilio penkiakampiu modeliu sukurta ir naudojama nešiojamoms reikmėms.
• Ši antena plačiai naudojama automobiliuose, nešiojamuose AM ar FM radijo imtuvuose ir kt
• Labai efektyvi, nebrangi ir žemo profilio monopolinė antena naudojama dviejų juostų, kelių juostų ir UWB (itin plačiajuosčio ryšio) programose.

Taigi, tai yra monopolinės antenos apžvalga – darbiniai, tipai su aplikacijomis. The monopolinės antenos charakteristikos daugiausia priklauso nuo įžeminimo plokštumos ir radiatoriaus geometrijos. Šios antenos yra plačiai naudojamos įvairiose srityse, tokiose kaip kosmoso mokslas, radarų technologija, belaidžio ryšio sistemos ir biomedicininiai tyrimai dėl daugybės privalumų, tokių kaip mažesnė kaina, žemas profilis, lengvas, lengvas gamyba ir derinimas naudojant kitus aktyvius įrenginius. Štai jums klausimas, kas yra dipolio antena?