Ăng ten lưỡng cực Half Wave / trên không là gì?

Anten lưỡng cực nửa bước sóng, trên không nửa sóng lưỡng cực là phiên bản được sử dụng rộng rãi nhất của ăng ten lưỡng cực phổ biến.

Lưỡng cực nửa sóng là phiên bản phổ biến nhất của ăng ten lưỡng cực hoặc trên không.

Như tên của nó, lưỡng cực nửa sóng dài một nửa bước sóng. Đây là độ dài cộng hưởng ngắn nhất có thể được sử dụng cho một lưỡng cực cộng hưởng. Nó cũng có một mẫu bức xạ rất thuận tiện.

Khái niệm cơ bản về lưỡng cực nửa sóng
Lưỡng cực nửa sóng được hình thành từ một phần tử dẫn là dây hoặc ống kim loại dài nửa bước sóng điện. Lưỡng cực nửa sóng thường được cho ăn ở giữa nơi trở kháng giảm xuống mức thấp nhất. Theo cách này, ăng ten bao gồm bộ cấp nguồn được kết nối với hai phần tử bước sóng XNUMX/XNUMX thẳng hàng với nhau.

Cần nhớ rằng chiều dài của lưỡng cực nửa sóng là một nửa bước sóng điện cho sóng truyền trong các dây dẫn ăng ten. Thời gian này ngắn hơn một chút so với chiều dài tương đương của sóng truyền trong không gian trống do các dây dẫn ăng ten ảnh hưởng đến bước sóng.

Anten lưỡng cực nửa sóng cơ bản cho thấy chiều dài của lưỡng cực đối với bước sóng.

Anten lưỡng cực nửa sóng cơ bản

Các mức điện áp và dòng điện thay đổi dọc theo chiều dài của phần bức xạ của ăng ten. Điều này xảy ra vì sóng đứng được thiết lập dọc theo chiều dài của phần tử bức xạ.

Vì các đầu là dòng điện mạch hở tại các điểm này bằng không, nhưng điện áp ở mức tối đa.

Khi điểm mà các đại lượng này được đo di chuyển ra khỏi đầu, người ta thấy rằng chúng thay đổi hình sin: điện áp giảm, nhưng dòng điện tăng. Dòng điện sau đó đạt cực đại và điện áp tối thiểu ở độ dài bằng một bước sóng điện từ các đầu. Vì nó là một lưỡng cực nửa sóng, điểm này xảy ra ở trung tâm.

Trở kháng thức ăn lưỡng cực nửa sóng
Một trong những cân nhắc chính với bất kỳ ăng-ten nào là cách sắp xếp nguồn cấp dữ liệu - cách chuyển nguồn điện từ chính bộ cấp nguồn / đường truyền intoth e. Kết hợp trở kháng, cân bằng hoặc không cân bằng và nhiều khía cạnh khác cần được xem xét.

Trong nhiều khía cạnh, lưỡng cực nửa sóng rất dễ nuôi. Bộ cấp liệu thường được kết nối với điểm trung tâm là nơi có cực đại hiện tại và tối thiểu điện áp. Điều này dẫn đến ăng-ten trình bày trở kháng thấp cho bộ cấp nguồn. Điều này dễ dàng hơn nhiều để cung cấp bởi vì điện áp RF cao liên quan đến sắp xếp nguồn cấp trở kháng cao có thể gây ra nhiều vấn đề cho các nguồn cấp dữ liệu và các đơn vị phù hợp.

Dạng sóng hiện tại và điện áp trên một lưỡng cực nửa sóng.

Dạng sóng hiện tại và điện áp trên một lưỡng cực nửa sóng

Đối với một ăng ten lưỡng cực dài một nửa bước sóng điện, các phản ứng cảm ứng và điện dung triệt tiêu lẫn nhau ở tần số cộng hưởng. Với các mức phản ứng điện cảm và điện dung triệt tiêu lẫn nhau, tải trở thành điện trở thuần và điều này làm cho việc cung cấp ăng-ten lưỡng cực nửa sóng dễ dàng hơn nhiều.

Lưỡng cực là một ăng ten cân bằng và do đó cần phải có sự sắp xếp thức ăn cân bằng. Điều này thường sẽ cần một hình thức trung chuyển đôi hoặc cân bằng được sử dụng. Tuy nhiên, có thể sử dụng bộ nạp đồng trục nếu sử dụng balun (cân bằng thành biến áp không cân bằng).

Bộ cấp nguồn đồng trục trình bày một tùy chọn rất hấp dẫn khi kết hợp trở kháng tốt và không có sóng đứng, và nó cũng dễ dàng hơn nhiều để phù hợp với đầu ra máy phát chỉ muốn thấy tải điện trở. Tải bao gồm các phản ứng dẫn đến điện áp cao hơn của các mức hiện tại mà máy phát có thể không chịu được.

Trở kháng cho ăng ten lưỡng cực nửa sóng trong không gian trống là lưỡng cực 73 thể hiện sự phù hợp tốt với bộ cấp nguồn đồng trục 70Ω và đây là một trong những lý do tại sao dỗ với trở kháng này được chọn cho nhiều ứng dụng.

Một lưỡng cực nửa sóng thường được cho ăn với bộ nạp 50Ω. Ăng-ten thường trình bày một kết hợp rất tốt bởi vì sự gần gũi của các vật thể khác, như Trái đất, gắn ăng-ten, v.v. có nghĩa là trở kháng được hạ xuống dưới 73Ω nó thể hiện trong không gian trống.

Chiều dài lưỡng cực nửa sóng
Mặc dù tên của lưỡng cực cho ra chiều dài gần đúng của nó, khi thiết kế và xây dựng một lưỡng cực thực sự, cần một chiều dài chính xác hơn.

Độ dài thực tế của lưỡng cực nửa sóng ngắn hơn một nửa bước sóng trong không gian trống do một số hiệu ứng liên quan đến thực tế là dạng sóng RF được mang trong một dây và rất có thể không có trong chân không.

Các tính toán cho chiều dài của anten lưỡng cực nửa sóng có tính đến các yếu tố như tỷ lệ giữa độ dày hoặc đường kính của dây dẫn với chiều dài, hằng số điện môi của môi trường xung quanh phần tử bức xạ, v.v.

Trong một số trường hợp, cần phải rút ngắn độ dài của ăng ten lưỡng cực nửa sóng. Điều này có thể đạt được bằng cách thêm một cuộn cảm tải. Điều này được đặt trong các yếu tố bức xạ. Nó hoạt động vì ăng ten lưỡng cực có thể được coi là một mạch cộng hưởng bao gồm một tụ điện và cuộn cảm. Thêm độ tự cảm bổ sung sẽ làm giảm tần số cộng hưởng, nghĩa là độ dài ăng ten đã cho sẽ cộng hưởng ở tần số thấp hơn tần số có thể xảy ra nếu không có cuộn cảm. Bằng cách này, có thể rút ngắn độ dài của ăng ten.

Nguyên tắc này có thể được sử dụng cho bất kỳ dạng ăng-ten nào và thường được sử dụng khi không gian là vấn đề chính.

Mô hình & định hướng bức xạ lưỡng cực nửa sóng

Có thể tính toán mô hình bức xạ và từ đó xác định hướng.

Như có thể dự kiến, chỉ thị lưỡng cực nửa sóng tối đa cho thấy bức xạ cực đại ở góc phải với bộ tản nhiệt chính.

Ở các góc khác, góc trong công thức lưỡng cực nửa sóng ở trên có thể được sử dụng để xác định cường độ trường.

Sơ đồ nửa cực lưỡng cực sóng và mô hình bức xạ.

Sơ đồ cực lưỡng cực nửa sóng

Cũng có thể xem mô hình bức xạ theo mặt phẳng nhìn xung quanh ăng ten lưỡng cực, tức là trong mặt phẳng cắt lưỡng cực trong trường bức xạ cực đại của nó.

Biểu đồ cực lưỡng cực ở các góc quyền với trục của ăng ten.

Mô hình bức xạ với trục ăng-ten vào / ra khỏi màn hình

Có thể thấy, với trục của ăng-ten vào / ra khỏi màn hình, mức độ phóng xạ là như nhau xung quanh ăng-ten. Điều này được dự kiến ​​vì không có gì để phân biệt hướng này với hướng khác hoặc ảnh hưởng đến bức xạ theo các hướng khác nhau trong mặt phẳng này.

Những mẹo có ích
Khi phát triển, thiết kế và cài đặt ăng-ten lưỡng cực nửa sóng, có một số gợi ý và mẹo chung có thể được thực hiện để đảm bảo hiệu suất tối ưu. Đây là trên những cái bình thường được sử dụng để cài đặt ăng-ten, ví dụ, đảm bảo chiều cao là tối ưu, vv

* Sử dụng bộ nạp hoặc balun cân bằng:   
Anten lưỡng cực là một ăng ten cân bằng. Do đó, cần phải sử dụng bộ nạp cân bằng, hoặc nếu cần sử dụng bộ nạp đồng trục, thì phải sử dụng balun - có một số loại có thể dễ dàng chế tạo.

* Lưỡng cực nửa sóng không phải là nửa sóng: Một ăng ten lưỡng cực nửa sóng không cùng chiều dài với nửa bước sóng trong không gian tự do. Hiệu ứng kết thúc có nghĩa là độ dài thực tế được yêu cầu ngắn hơn một chút.

* Phần tối đa hiện tại:   

Có thể chỉ ra rằng các khu vực của ăng-ten nơi dòng điện đóng góp tối đa cho bức xạ / thu sóng. Để đảm bảo hoạt động hiệu quả nhất, các khu vực này không có chướng ngại vật và được đặt ở vị trí tối ưu cho bức xạ. 

Điều này được áp dụng nhiều nhất cho ăng ten được sử dụng cho tần số thấp hơn trong đó độ dài dài hơn nhiều. Đối với ăng-ten VHF và UHF, trong đó ăng-ten ngắn hơn rất nhiều, toàn bộ chiều dài của lưỡng cực có thể có 'góc nhìn' tương tự. Đối với ăng-ten HF, đôi khi trung tâm của ăng-ten có thể được giữ cao hơn các đầu và do đó có cơ hội phát ra tín hiệu tốt hơn.

* Cực đại điện áp ở đầu ăng ten:   

Các điểm của điện áp tối đa nằm ở hai đầu của ăng ten. Nếu được sử dụng để truyền, đảm bảo rằng những thứ này không thể vô tình chạm vào, và cũng đảm bảo chúng được cách điện đầy đủ. Điều này rất quan trọng khi sử dụng ăng-ten dây trong đó các đầu được sử dụng làm điểm neo. 

Chúng cũng nên cách xa các vật thể gần đó có thể hoạt động để hấp thụ năng lượng và làm mất ăng-ten.

Anten lưỡng cực nửa sóng có thể là dạng lưỡng cực được sử dụng rộng rãi nhất - thậm chí là dạng ăng ten được sử dụng rộng rãi nhất. Nó đơn giản, hiệu quả và có thể được kết hợp như là yếu tố định hướng trong nhiều dạng ăng-ten khác từ ăng-ten Yagi đến gương phản xạ parabol và nhiều hơn nữa.

Để lại lời nhắn 

Danh sách tin nhắn