Giới thiệu về Ăng-ten lưỡng cực Half Wave / Aerial

 

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

Như tên của nó, lưỡng cực nửa sóng có chiều dài nửa bước sóng. Đây là độ dài cộng hưởng ngắn nhất có thể được sử dụng cho một bộ cộng hưởng lưỡng cực. Nó cũng có một mô hình 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 điện là dây hoặc ống kim loại dài nửa bước sóng. Các lưỡng cực nửa sóng thường được đưa vào giữa nơi trở kháng giảm xuống mức thấp nhất. Theo cách này, ăng-ten bao gồm bộ nạp kết nối với hai phần tư bước sóng phù hợp với mỗi khác

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


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

Vì hai đầu mạch hở nên dòng điện tại những điểm này bằng không, nhưng điện áp ở mức cực đại.

Khi điểm mà các đại lượng này được đo di chuyển ra xa hai đầu, người ta thấy rằng chúng thay đổi theo hình sin: hiệu điện thế giảm, nhưng hiện tại đang tăng. Dòng điện sau đó đạt cực đại và điện áp tối thiểu ở độ dài bằng một phần tư điện bước sóng từ hai đầu. Vì nó là một nửa lưỡng cực 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 nguồn cấp dữ liệu sắp xếp - cách chuyển nguồn từ bộ nạp / đường truyền vào chính anten. Trở kháng phù hợp, cân bằng hay không cân bằng và nhiều khía cạnh khác cần được xem xét.

Trong nhiều khía cạnh, lưỡng cực nửa sóng rất dễ kiếm ăn. Các feeder thường được kết nối với điểm trung tâm là nơi có dòng điện tối đa và điện áp tối thiểu. Điều này dẫn đến ăng-ten trình bày một trở kháng thấp cho bộ nạp. Điều này dễ dàng hơn nhiều để nguồn cấp dữ liệu vì điện áp RF cao kết hợp với trở kháng cao việc sắp xếp nguồn cấp dữ liệu có thể gây ra nhiều vấn đề cho người cấp và kết các đơn vị.

 
Đối với một ăng ten lưỡng cực dài bằng nửa bước sóng điện, phản ứng cảm ứng và điện dung triệt tiêu lẫn nhau tại tần số cộng hưởng. Với điện kháng cảm ứng và điện dung các mức triệt tiêu lẫn nhau, tải trở thành điện trở hoàn toàn 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 một nguồn cấp dữ liệu cân bằng sắp xếp là bắt buộc. Điều này thường sẽ cần một dạng sinh đôi hoặc bộ nạp cân bằng được sử dụng. Tuy nhiên có thể sử dụng đồng trục bộ cấp nguồn nếu sử dụng balun (máy biến áp cân bằng sang không cân bằng).Bộ nạp đồng trục trình bày một lựa chọn rất hấp dẫn khi trở kháng phù hợp là tốt và sóng đứng không xuất hiện, và nó cũng dễ dàng hơn nhiều để phù hợp với đầu ra máy phát có thể chỉ muốn thấy một tải điện trở. Tải trọng bao gồm điện kháng dẫn đến điện áp của các mức dòng điện mà máy phát có thể không tha thứ.

Trở kháng đối với anten lưỡng cực nửa sóng trong không gian tự do là lưỡng cực 73 Ω thể hiện một kết hợp tốt với bộ nạp đồng trục 70Ω và đây là một trong những lý do tại sao đồng trục với trở kháng này được nhiều người lựa chọn các ứng dụng.

Một nửa sóng lưỡng cực thường được cấp nguồn với bộ nạp 50Ω. Ăng ten thường trình bày một trận đấu rất tốt với tổng thể của anh ấy vì sự gần gũi của các vật thể khác, như Trái đất, việc gắn ăng-ten, v.v. có nghĩa là trở kháng được hạ xuống dưới 73Ω nó xuất hiện trong không gian trống.

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

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

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

Đọc thêm về tính toán độ dài lưỡng cực
Trong một số trường hợp, cần phải rút ngắn độ dài của một nửa anten lưỡng cực sóng. Điều này có thể đạt được bằng cách thêm tải cuộn cảm. Điều này được đặt trong phần tử bức xạ. Nó hoạt động bởi vì ăng ten lưỡng cực có thể được coi là một mạch cộng hưởng bao gồm một tụ điện và cuộn cảm. Thêm điện cảm bổ sung sẽ làm giảm tần số cộng hưởng, tức là chiều dài ăng ten nhất định sẽ cộng hưởng ở tần số thấp hơn tần số có thể có không có cuộn cảm nào. Bằng cách này, có thể rút ngắn chiều dài của ăng ten.

Nguyên tắc này có thể được sử dụng cho bất kỳ dạng ăng-ten nào và thường được sử dụng ở nơi không gian là một vấn đề cần cân nhắc chính.

Mô hình & định hướng bức xạ lưỡng cực nửa sóng
Có thể tính toán mô hình bức xạ và do đó xác định chỉ thị.

Như có thể mong đợi, định hướng lưỡng cực nửa sóng tối đa cho thấy bức xạ tối đa ở góc vuông với bộ tản nhiệt chính.

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

 

Cũng có thể xem mô hình bức xạ trong điều kiện 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.

 
Có thể thấy, với trục của ăng ten vào / ra ngoài màn hình, xung quanh ăng-ten mức bức xạ là như nhau. Đây là được mong đợi vì không có gì để phân biệt một hướng với khác hoặc ảnh hưởng đến bức xạ theo các hướng khác nhau trong máy bay.

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

Sử dụng bộ nạp cân bằng hoặc balun:   Ăng ten lưỡng cực là một cân bằng ăng ten. Do đó, cần phải sử dụng bộ nạp cân bằng, hoặc nếu bộ nạp đồng trục cần được sử dụng, sau đó phải sử dụng balun - ở đó là một số loại có thể dễ dàng thi công.

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

Phần tối đa hiện tại:   Nó có thể được chỉ ra rằng các khu vực của ăng ten nơi dòng điện là cực đại đóng góp nhiều nhất vào 

bức xạ / tiếp nhận. Để đảm bảo hoạt động hiệu quả nhất, những các khu vực phải không có chướng ngại vật và được cung cấp tối ưu vị trí cho bức xạ. Điều này áp dụng nhất cho các ăng-ten được sử dụng cho các tần số thấp hơn khi độ dài dài hơn nhiều. Đối với VHF và UHF ăng-ten, trong đó ăng-ten ngắn hơn rất nhiều, toàn bộ chiều dài của lưỡng cực có thể có một 'quan điểm' tương tự. Đối với ăng-ten HF, đôi khi tâm của ăng-ten có thể được giữ cao hơn các đầu và do đó có cơ hội phát tín hiệu tốt hơn.

Điện áp cực đại ở các đầu ăng ten:   Các điểm của điện áp cực đại ở hai đầu của ăng-ten. Nếu được sử dụng để truyền, hãy đảm bảo chúng không thể vô tình bị chạm vào và cũng đảm bảo chúng cách nhiệt đầy đủ. Điều này rất quan trọng khi sử dụng anten dây nơi các đầu được sử dụng làm điểm neo. Những thứ này cũng nên tránh xa từ các vật thể gần đó có thể hoạt động để hấp thụ sức mạnh và phá hủy ăng-ten.

Ăng ten lưỡng cực nửa sóng có thể là dạng được sử dụng rộng rãi nhất của lưỡng cực - thậm chí là dạng anten được sử dụng rộng rãi nhất. Nó là đơn giản, hiệu quả và có thể được kết hợp làm yếu tố thúc đẩy nhiều dạng ăng-ten khác từ ăng-ten Yagi đến parabol phản xạ và nhiều hơn nữa.

Để lại lời nhắn 

Danh sách tin nhắn