Antenă cu fir: proiectare, funcționare, tipuri și aplicații

O antenă este un dispozitiv metalic, folosit pentru a transmite și recepționa semnale radio electromagnetice, unde aceste semnale reprezintă unele informații. Radiourile sunt concepute în principal pentru comunicații fără fir pentru a difuza atât semnale cu microunde, cât și semnale radio. În general, antenele sunt disponibile în diferite dimensiuni și forme. Există multe motive pentru a folosi antenele, dar principalul motiv este de a oferi o modalitate simplă de a transmite semnale sau date. Sunt diferite tipuri de antene disponibil ca Yagi Uda , Diafragma, reflector, antenă cu fir și multe altele. Acest articol discută unul dintre tipurile de antenă antenă cu fir – lucrul cu aplicații.

Definiția antenei cu fir

O antenă cu fir este un tip de antenă radio care include un fir lung suspendat deasupra solului. Firul din antenă preia semnalele și le radia mai departe. În această antenă, lungimea antenei cu fir nu are nicio legătură cu lungimea de undă. Firul este pur și simplu conectat la transmițător sau receptor prin tunerul unei antene pentru a transmite sau a primi semnalele. Aceste antene sunt bine cunoscute datorită ușurinței lor de instalare și portabilitate. Diagrama antenei cu fir este prezentată mai jos.

Design antenă cu fir

Construcția antenelor cu fire lungi este simplă deoarece lungimea acestei antene cu fir este multiplu de λ/2. În general, antenele care au lungimea λ/2 sau λ/4 sunt cunoscute ca antenă dipol cu ​​jumătate de undă . Dar o antenă care are o lungime mai mare de λ/2 este cunoscută ca a antenă cu fir lung . Deci lungimea unei antene cu un fir lung este considerată ca multiplu de jumătate de lungime de undă. Deci, lungimea antenei cu un fir lung este dată ca (L = n λ/2).

Aceste fire sunt dispuse vertical sau orizontal, dar direcția este uneori neglijentă în raport cu pământul. Excitația exterioară către această antenă este asigurată prin liniile de alimentare, unde linia de alimentare este pur și simplu prevăzută la capăt, în centru sau oriunde în mijlocul lungimii firului.

Aici polarizarea antenei cu fir este indicată de direcția antenei față de pământ. Poziția punctului de alimentare reprezintă direcția lobului. În această construcție simplă de antenă cu fir, un fir conductor simplu este conectat cap la cap între stațiile de transmisie și recepție. Deci, conexiunea directă prin cablu lung între cele două capete va permite semnalul de la stația de transmisie și va radia semnalul, astfel încât să poată fi obținut la capătul rămas.

Cum funcționează antena cu fir?

Antena cu un fir lung este o combinație de mai mulți dipoli semi-undă; deci, principiul său de funcționare este același cu cel al antenei dipol cu ​​jumătate de undă. Deci lungimea acestor antene este mai mare în comparație cu jumătatea lungimii de undă. Deci, atunci când un fir conducător lung este pur și simplu excitat de tensiunea de intrare, ulterior purtătorii de sarcină se vor deplasa în funcție de jumătate din semnalul aplicat. Dacă se aplică prima jumătate a semnalului, atunci purtătorii de sarcină vor experimenta forță atractivă, în timp ce dacă se folosește o jumătate de ciclu negativ, atunci purtătorii de sarcină vor experimenta repulsie. Deci acțiunea cumulativă a acestui purtător de sarcină în conductor produce un câmp electric instabil. Prin urmare, semnalul este radiat în acest fel la celălalt capăt prin antena cu fir lung.

Antena cu fir lung este mai lungă decât jumătate de lungime de undă. Când lungimea antenei cu fir lung este crescută, atunci directivitatea va deveni, de asemenea, mai bună. Se notează în cazul unei antene cu un fir lung adică; pentru cea mai joasă frecvență de operare, în general, lungimea este considerată ca jumătate de lungime de undă și alimentarea exterioară este furnizată la sfârșit.

Tipuri de antenă cu fir

Aceste antene sunt clasificate în diferite tipuri și fiecare tip este discutat mai jos.

Antenă dipol scurtă

Forma simplă a antenei cu fir este o antenă dipol scurtă. Acesta este un circuit deschis în care semnalul sau datele sunt alimentate în centru. În această antenă, termenul „scurt” nu se referă la dimensiunea antenei, ci, în principiu, este lungimea de undă relativă. Această antenă are două capete unde un capăt este în circuit deschis și capătul rămas este alimentat de o sursă de curent alternativ. Gama de frecvență a acestei antene variază de la 3KHz – 30MHz, deci este folosită mai ales în receptoarele de joasă frecvență.

Antena dipol

Antena dipol este una dintre cele mai semnificative forme de antenă RF, care include un fir conductor electric, altfel tijă de jumătate din lungimea lungimii de undă maxime preferate. Sârma sau tija este împărțită la centru printr-un izolator unde fiecare capăt din centru este pur și simplu conectat la linia de alimentare printr-un balun, în mod normal, la un cablu coaxial.

Aceste antene sunt utilizate pe scară largă în diferite comunicații radio. Această antenă este foarte simplu de proiectat și funcționează pe secțiunile de înaltă frecvență, foarte înaltă frecvență și ultra înaltă frecvență ale spectrului RF. Vă rugăm să consultați acest link pentru a afla mai multe despre Antena dipol .

Antenă buclă

O antenă buclă este un tip de antenă cu fir care primește semnale radio mai eficient în comparație cu alte antene. Acestea sunt considerate antene mai eficiente decât alte antene, deoarece folosesc mai puțină energie electrică și funcționează cu o gamă largă de frecvențe (300 MHZ până la 3 GHz). Performanța acestei antene depinde în principal de diferiți factori, cum ar fi design, plasare etc.

În antenele bucle, îndoirea firelor poate forma diferite forme, cum ar fi circulare, triunghiulare, dreptunghiulare și eliptice. Aceste antene sunt foarte simple, versatile și ieftine, deci utilizate într-o gamă largă de aplicații utilizate în dispozitivele RFID pentru detectarea poziției transmițătorului, utilizate ca transmițătoare UHF, folosite pentru a recepționa unde HF în receptoarele radio etc.

Antenă dipol cu ​​jumătate de undă

Un tip de antenă dipol în care lungimea dipolului este jumătate din lungimea sa de undă la frecvența de funcționare se numește antenă dipol cu ​​jumătate de undă. Aceasta este o antenă dipol foarte faimoasă, cunoscută uneori și ca antenă Hertz.

Această antenă are o structură de rezonanță simplă pentru aplicații de transmisie și recepție. Acestea sunt elemente de bază în toate formele de antene, deoarece aceste antene ajută la proiectarea diferitelor antene complexe. Gama de frecvență de funcționare a acestei antene este cuprinsă între 3 kHz și 300 GHz.

Antenele dipol cu ​​jumătate de undă sunt utilizate în principal în receptoarele radio și TV. Când aceste antene sunt folosite cu un alt tip de antenă, atunci arată o performanță remarcabilă.

Antenă dipol pliată

O antenă dipol pliată este un tip de antenă care include doi conductori. Acești conductori sunt pur și simplu conectați pe două laturi și pliați pentru a forma o formă cilindrică închisă. Lungimea dipolului este jumătate din lungimea de undă. astfel, este cunoscută sub numele de antenă dipol pliată în jumătate de val. Gama de frecvență a acestei antene dipol pliate variază de la 3 KHz la 300 GHz și este cea mai frecvent utilizată de receptoarele TV.

Antena Monopol

O antenă monopol este o antenă de transmisie radio care include un singur conductor care este alimentat în mod normal la baza unei antene printr-o sursă de tensiune. Această antenă este o antenă foarte simplă și cu un singur fir, care este în mod normal montată vertical și utilizată în mod normal atât pentru transmiterea, cât și pentru recepția de semnale. Deci acestea sunt folosite în scopuri de difuzare sau comunicare. Antenele Monopol funcționează la benzi RFID inferioare (2,2 până la 2,6 GHz), benzi RFID medii (5,3 până la 6,8 GHz) și benzi RFID superioare (8,7 până la 9,5 GHz).

Antenă elicoidală

O antenă elicoidală este un tip de antenă cu sârmă care este cunoscută și sub numele de antenă elicoidal deoarece forma acestei antene este o elicoidă. Gama de frecvență a acestei antene este de aproximativ 30MHz – 3GHz. Deci, această antenă elicoidală funcționează în domeniul VHF și UHF.

O antenă elicoidală este utilizată pentru transmiterea și recepția de semnale VHF, utilizată pentru comunicații prin satelit și sonde spațiale, iar pentru radioastronomie, stabilește comunicațiile între Lună și Pământ. Vă rugăm să consultați acest link pentru a afla mai multe despre Antenă elicoidală .

Dipoli de bandă largă

Antena dipol de bandă largă este un tip de antenă cu fir care pur și simplu oferă performanțe remarcabile pentru circuitele cu rază scurtă și medie. Pentru circuitele bazate pe comunicații cu rază scurtă de acțiune la frecvențe inferioare, modelul de radiație al acestei antene are un unghi mare de decolare. În mod similar, pentru circuitele bazate pe comunicații de rază medie la frecvențe mai mari, modelul de radiație al acestei antene are unghiuri de decolare mai mici.

Antena Cloverleaf

O antenă cu frunză de trifoi este un tip de antenă de sârmă care este polarizată circular, iar modelul de radiație al acestei antene este același cu o antenă dipol. Această antenă include în principal un minim de 3 sau 4 cadre care sunt conectate în paralel și, de asemenea, răsucite într-un mod special pentru a obține polarizare circulară.

Câștig de antenă cu fir

The Recepție semnal este capacitatea antenei de a emite mai puțin sau mai mult în orice direcție în comparație cu o antenă teoretică. Acest câștig indică pur și simplu cât de puternică poate transmite sau recepționa o antenă un semnal într-o anumită direcție. Câștigul antenei cu fir este;

Pentru dipolul scurt este de 1,5 (1,76 dBi) și pentru

Dipolul cu jumătate de undă, acesta crește la 1,64 (2,15 dBi). Click aici pentru a afla mai multe despre Recepție semnal.

Avantaje și dezavantaje

The avantajele antenelor cu fir includ următoarele.

• Construcția acestei antene este simplă
• Aceste antene oferă câștig și directivitate satisfăcătoare.
• Aceste antene au modele direcționale ascuțite.
• Acestea nu sunt scumpe.
• La unghiuri verticale mici, pur și simplu se concentrează pe radiație
• Ele radiază pe orice domeniu de frecvență pentru care lungimea lor totală nu este sub λ/2.

The dezavantajele antenelor cu fir includ următoarele.

• La frecvențe joase, antena dipol prezintă o dimensiune mare.
• Antenele buclă au un câștig slab, sunt greu de reglat și sunt de bandă extrem de îngustă.
• Dimensiunea antenelor elicoidale este voluminoasă și sunt foarte ușor de reglat de obiectele din apropiere.
• Antenele cu fir au nevoie de un sistem de potrivire adecvat pentru a avea rezultate mai bune.
• Aceste antene au nevoie de un sistem de potrivire sau o unitate de tuner.

Aplicații

The aplicații ale antenelor de sârmă includ următoarele.

• Antenele cu fir sunt utilizate pe scară largă ca antene de recepție pe benzile de unde scurte, unde medii și unde lungi.
• Aceste antene sunt utilizate în comunicațiile la distanță lungă punct la punct datorită structurii lor simple.
• Aceste antene sunt folosite în nave, ambarcațiuni spațiale, clădiri, automobile, sateliți, rachete, comunicații cu microunde și aplicații cu câștig foarte mare.

Astfel, aceasta este o prezentare generală a firului antenele – funcționează cu aplicatii. Exemple de antene cu fir sunt; antenă dipol, antenă helix, antenă monopol și antenă buclă. Iată o întrebare pentru tine, care este funcția unei antene?