Monopoolantenn: disain, töö, tüübid ja rakendused

Raadiopioneer nimega “Guglielmo Marconi” leiutas monopoolantenni 1895. aastal ja patenteeris 1896. aastal oma esimeste ajalooliste raadiosideeksperimentide käigus. Nii et seda antenni tuntakse ka Marconi antennina. See on pool a dipoolantenn mis on paigutatud juhtiva maapinna kohale. Seega on veerandlaine monopoolantenn kõige levinum tüüp, kus see antenn moodustab umbes 1/4 raadiolainete lainepikkusest. Need antennid kasutatakse Interneti-võrkudes ja mobiilsides. Seega käsitletakse selles artiklis ülevaadet a monopoolne antenn – rakendustega töötamine.

Monopoolantenni määratlus

Raadioantenni tüüpi, mis sisaldab sirget vardakujulist juhti, mis on maapinna kohal risti paigaldatud, nimetatakse monopoolantenniks. See antenn on lihtne ja ühejuhtmeline antenn, mida kasutatakse peamiselt nii signaalide edastamiseks kui ka vastuvõtmiseks ning mida kasutatakse laialdaselt traadita sidesüsteemides.

Monopoolantennis töötab juhtvarras avatud resonaatorina peamiselt raadiolainete jaoks ja võnkub pinge- ja voolulainete tõttu kogu pikkuses. Antenni pikkus määratakse lihtsalt sõltuvalt soovitud raadiolainepikkusest. Monopoolantenni sagedusvahemik on 1,7–2 GHz, keskmise võimendusega 3,7 dBi.

Monopoolantenni disain

Monopoolantenn on ½ (pool) dipoolantennist, mis on peaaegu paigaldatud teatud tüüpi alusplaadi peale. Niisiis, see antenn on paigaldatud lõpmatule maapinnale pikkusega L, nagu allpool näidatud. Kujutisteooria kohaselt võib alusplaadi väljad leida antenni kaudu vabast ruumist, mis on näidatud teisel diagrammil. See on lihtsalt dipoolantenn, mille pikkus on kaks korda suurem kui monopoolantenn.

Esimesel joonisel on alusplaadi väljad võrdsed väljadega. Sellel joonisel oleva monopoolantenni väljad alusplaadi all on null. Monopoolantenni suunavus on otseselt seotud dipoolantenniga. Kui dipoolantenni suunavus pikkusega 2L on D1, siis monopoolantenni suunatavus pikkusega 'L' on D1+3, mis tähendab, et monopoolantenni suunatavus on kahekordne dipoolantenni suunatavus. Selle peamiseks põhjuseks on ainult see, et alusplaadi all ei toimu kiirgust; seega on antenn tõhusalt kahekordistunud kui 'direktiiv'.

Monopoolantenni tööpõhimõte

Monopoolantenni tööpõhimõte on; kui toide antakse monopoolusele, siis kiirgatakse seda sarnaselt kõikides suundades, mis on vertikaalselt antenni pikkusega maapinnast kõrgemal, millele see on paigaldatud. Selle antenni kiirgusmuster on mitmesuunaline, seega kiirgab see samaväärse võimsusega kõigis suundades antenni suhtes täisnurga all. Antenni kiirgusvõimsus muutub tõusunurgaga, kuna kiirgus langeb antenni telje tipus nullini.

Monopoolantenni kiirgusmuster

Kiirgusmuster kujutab endast antenni lainefrondi emissiooni või vastuvõttu, et määrata selle tugevus, et oleks lihtne ära tunda antenni funktsiooni ja suunatavust.

Kui antenn kiirgab toidet, mõjutab see kaug- ja lähivälja piirkondi. Kiirgusmustrit saab graafiliselt joonistada mis tahes antenni nurga ja radiaalse kauguse funktsioonina. Monopoolantenni kiirgusmuster on näidatud allpool.

Monopoolantenni kiirgusmuster on mitmesuunaline, seega kiirgab see võrdset võimsust kõigis monopoolantenni suhtes vertikaalsetes suundades. Antenni kiirgusvõimsus muutub koos tõusunurgaga langeva kiirguse võrra antenni telje tipus nullini. See kiirgab vertikaalselt polariseeritud raadiolaineid.

Ülaltoodud diagrammil on kolme erineva pikkusega monopoolantenni graafiku vertikaalsed kiirgusmustrid paigaldatud täielikult juhtiva maa kohale.

Joone radiaalne kaugus allikast mis tahes kõrgusnurga korral on lihtsalt võrdeline kiirgava võimsustihedusega sellel kõrgusel. Radiaaltelge reguleeritakse võimsustiheduse piires, mis on veerandlaine monopooluse ja detsibellide isotroopsuse suhtes. Niisiis on 0,25 λ sinise värvi veerandlaine monopoollaine mudel, mis on võrdne dipoolantenni mustri kõrgema poolega. 0,5 λ rohelise värvi poollaine monopool kiirgab rohkem võimsust horisontaalsuunas. Monopoolantenni kõrgeima horisontaalse kiirguse saab lihtsalt saavutada punase värvilaine pikkusega 0,625 λ.

Kiirgusmuster lainepikkusel üle 0,5 λ eraldub kaheks lobaks läbi teise koonilise sagara, mis on suunatud taevasse. Suurim 0, 625 λ juures ilmneb seetõttu, et suurte nurkade korral tühistab kahe loba pöördfaasiline kiirgus suurema võimsuse surumise vertikaalsesse sagarasse.

Monopoolantenni tüübid

On olemas erinevat tüüpi monopoolantenne, nagu piits-, spiraal-, kummist juhuslik juhe, vihmavari, mastiradiaator, ümberpööratud L-antenn, T-antenn, maandusplaat, kokkuvolditud unipool ja ümberpööratud F, mida käsitletakse allpool.

Piitsa antenn

Piitsantenn on monopoolantenni tüüp ja see on väga paindlik, nii et see lihtsalt ei pragune. Selle antenni nimi tuletati piitsataolisest liikumisest, mis kunagi häirib. See antenn sisaldab lihtsalt sirget painduvat varda või traati ja selle antenni põhi on lihtsalt ühendatud raadiosaatja või vastuvõtjaga.

Kaasaskantavate raadiote jaoks on need antennid sageli konstrueeritud blokeerivate metalltorudega, nii et neid saab tagasi tõmmata, kui neid ei kasutata. Pikemad piitsad on mõeldud peamiselt paigaldamiseks sõidukitele ja konstruktsioonidele, mis on konstrueeritud painduva klaaskiust vardaga, mille südamik on ligikaudu traadist ja mille pikkus võib olla kuni 11 m. Selle antenni ideaalse pikkuse saab määrata raadiolainete lainepikkuse järgi.

Need on HF-, UHF- ja VHF-raadiosagedusalades kõige sagedamini kasutatavad monopoolantennid. Neid kasutatakse laialdaselt FM-raadiode, juhtmeta telefonide, käeshoitavate raadiote, Wi-Fi-toega seadmete, raadiosaatjate ja poomikastide jaoks. Need on ühendatud nii autoraadio sõidukitega kui ka sõidukite ja lennukite kahesuunaliste raadiotega.

Spiraalantenn

Spiraalne antenn sisaldab vähemalt ühte juhtivat juhet, mis on keerutatud heeliksi kujul. Kui spiraalne antenn on konstrueeritud ühe spiraalse juhtmega, nimetatakse seda antenni monofilaarseks, samas kui antenne, mis on konstrueeritud vähemalt 2 või 4 juhtmega spiraali sees, nimetatakse neljakiuliseks/kahekiuliseks. Selle kohta lisateabe saamiseks vaadake seda linki - Spiraalantenn .

Juhuslik juhe antenn

Juhuslik traatantenn sisaldab pikka traati, mis riputatakse maa kohale, kus traat on sirge või mille võib seinte või puude vahele edasi-tagasi nöörida, et piisav traat õhku jõuaks. Antenni struktuuri tohutu varieeruvuse tõttu võib tõhusus ühelt parandilt teisele muutuda.

Juhuslikke traatantenne kasutatakse laialdaselt vastuvõtuantennidena lühilaine-, kesklaine- ja pikalaineribadel ning neid antenne kasutatakse nendel sagedusaladel saateantennidena peamiselt hädaolukorras või ajutistes saatejaamades, väikestes välistingimustes ja kohtades, kuhu püsivamad antennid ei saa. olema paigaldatud.

Kummist Ducky antenn

Kummist pardiantenn on lühike monopoolantenn, mis toimib üsna aluslaetud piitsaantennina. Sellel antennil on kitsas spiraalikujuline vetruv traat, mis on antenni kaitsmiseks suletud plastikust või kummist ümbrisesse. Neid antenne kasutatakse peamiselt UHF- ja VHF-sagedustel käepärastes pihuraadioseadmetes.

Neid antenne kasutatakse erinevates kaasaskantavates raadioseadmetes, nagu raadiosaatjad, skannerid, kaasaskantavad transiiverid ja kus turvalisus ja töökindlus on elektromagnetilisest jõudlusest tähtsamad. See antenn on väga paindlik ja sobib käeshoitavaks kasutamiseks, eriti vööl kandes võrreldes endiste jäikade teleskooptüüpi antennidega.

Masti radiaator

Mastiradiaator on teatud tüüpi monopoolantenn. See on kiirgav torn või raadiomast, mille metallkonstruktsioon on pingestatud ja töötab antennina. Seda kasutatakse tavaliselt antennide edastamiseks, mis töötavad madalatel sagedustel MF- ja LF-sagedusalades, eriti AM-raadiojaamade jaoks. Selle antenni alus on tavaliselt paigaldatud mittejuhtivale toele, et kaitsta seda maapinna eest.

Vihmavarju antenn

Vihmavarjuantenn on traatmonopoolantenn, mida saab kasutada saateantennidena alla 1 MHz LF-, MF- ja peamiselt VLF-ribades piisavalt madalatel sagedustel, nii et täissuuruses veerandlaine monopoolantenni valmistamine on võimatu või ebapraktiline. Iga radiaaljuhtme väline ots on antenni tipust allapoole kaldu ja on maa külge kinnitatud isolaatori kaudu ühendatud tugiköiega. Radiaalsed juhtmed muudavad selle antenni traatraamiga hiiglaslikuks vihmavarjuks.

T-antenn

T-antenn on monopoolne raadioantenn, mida tuntakse ka lame- või T-antennina. See antenn sisaldab ühte või kõrgemat horisontaalset juhet, mis on tasakaalustatud kahe raadiomasti vahel, muidu hooned ja otstes nende eest kaitstud. Horisontaalne juhe ühendatakse lihtsalt horisontaalsete juhtmete keskele, ripub maapinnale väga lähedale ja on ühendatud saatja (või) vastuvõtjaga. T-antenne kasutatakse tavaliselt MF-, LF-, VLF- ja lühilainealadel. Neid antenne kasutatakse laialdaselt saateantennidena peamiselt amatöörraadiojaamades, kesklaine ja pika laine AM ringhäälingujaamades. Lühilaine kuulamiseks kasutatakse neid antenne vastuvõtuantennidena.

Kokkupandav Unipol antenn

See on üht tüüpi monopoolne masti radiaatorantenn, mida kasutatakse peamiselt saateantennina kesklaine sagedusalas AM-raadio ringhäälingujaamades. See antenn sisaldab peamiselt masti või vertikaalset metallvarda, mis on ühendatud selle maandussüsteemiga, mis sisaldab maetud juhtmeid. Mast on lihtsalt ümbritsetud vertikaalsete juhtmetega, mis on elektriliselt ühendatud masti tipus. Need juhtmed on lihtsalt ühendatud metallrõngaga masti aluse lähedal ja saatja toiteliini toitevõimsus on kinnitatud rõnga ja maa vahele. See antenn on parim valik, kui AM-raadiojaam jagab torni teiste antennidega, näiteks FM-ringhäälingu antennidega.

Pööratud F-antenn

Pööratud F-antenni kasutatakse traadita sides enamasti mikrolaine- ja UHF-sagedustel. See sisaldab monopoolantenni, mis jookseb paralleelselt maapinnaga ja on ühest otsast maandatud. See antenn toidetakse maandatud otsa kaugusel asuvast keskpunktist. See antenn on kompaktsem, võimaldades sellel tõhusalt energiat väljastada jne. Neid antenne kasutatakse laialdaselt juhtmevabades kompaktsetes käeshoitavates seadmetes. Neid kasutatakse telemeetriarakendustes sõjalistel katsealadel.

Monopoolantenn vs dipoolantenn

Monopoolantenni ja dipoolantenni erinevust käsitletakse allpool.

Eelised ja miinused

The monopoolantenni eelised sisaldama järgmist.

• Monopoolantenne on väga lihtne ehitada ja ka paigaldada
• Need on vastupidavad ja nende valmistamine pole kallis.
• Sellel antennil on üsna kõrge reaktiivtakistus, mis ületab enamiku selle sagedusvahemikust.
• Kui see antenn pikeneb ja maanduskadud vähenevad, siis antenni efektiivsus paraneb.
• Vertikaalset tüüpi monopoolantenni kasutatakse mis tahes sagedusel, mis on lühem kui 2/3 lainepikkusest.
• Need on lihtsad mitmesuunalised antennid, mis kasutavad vähem ruumi võrreldes üksteise peale paigaldatud rattaantennidega.
• Need antennid käsitlevad sidet mis tahes teel, välja arvatud vertikaalselt antenni peal.
• Trükitud monopoolantenne kasutatakse laialdaselt paljude eeliste tõttu, nagu odav, madal profiil, lihtne valmistamine, väiksem kaal ja kombineerimine teiste aktiivsete seadmetega.

The monopoolantenni puudused sisaldama järgmist.

• Sellel on halb kiirgus kõigis suundades, kuna see kiirgab kõigis suundades ühtlaselt.
• Need on kallid.
• Signaali peegeldusi võivad põhjustada metallesemed ja maapind, nii et võite saada nii vertikaalselt kui ka horisontaalselt polariseeritud signaale.
• Selle antenni alusplaadi jaoks nõutavad disaini- ja suurusepiirangud on sageli piiravad.
• Selle antenni kiirgusmuster sõltub peamiselt alusplaadi suunast.

Rakendused

The monopoolantenni kasutused/rakendused ae sisaldab järgmist.

• Monopoolantenne kasutatakse erinevates valdkondades, nagu kosmoseteadus, radaritehnoloogia, biomeditsiin, teadusuuringud jne.
• Monopoolit kasutatakse sageli resonantsantennina, kus selle antenni varras töötab avatud resonaatorina, eriti raadiolainete korral ja kõigub voolu ja pinge seisvate lainete kaudu kogu pikkuses. Seega määratakse antenni pikkused lihtsalt eelistatud raadiolainete lainepikkuse järgi.
• Seda tüüpi antenne kasutatakse laialdaselt traadita sidesüsteemides.
• Madala profiiliga viisnurkse mudeliga monopoolantenn on loodud ja seda kasutatakse kantavateks rakendusteks.
• Seda antenni kasutatakse laialdaselt autodes, kaasaskantavates AM- või FM-raadios jne
• Väga tõhusat, odavat ja madala profiiliga monopoolantenni kasutatakse kahe-, mitmeriba- ja UWB (ülilairiba) rakendustes.

Seega on see ülevaade monopoolantennist – töötavad, tüübid rakendustega. The monopoolantenni omadused sõltuvad peamiselt alusplaadist ja radiaatori geomeetriast. Neid antenne kasutatakse laialdaselt erinevates valdkondades, nagu kosmoseteadus, radaritehnoloogia, traadita sidesüsteemid ja biomeditsiinilised uuringud, kuna neil on palju eeliseid, nagu odavam, madal profiil, kerge, lihtne valmistamine ja kombineerimine teiste aktiivsete seadmete abil. Siin on teile küsimus, mis on dipoolantenn?