Anteny dipolowe: Radialne. Pole elektryczne dipola Antena dipolowa lub dipolowa

Rozważmy teraz pole wynikowe, które powstaje, gdy dwa oscylatory działają jednocześnie. W poprzednim rozdziale omówiliśmy już kilka prostszych przypadków. Najpierw przedstawimy jakościowy obraz zjawiska, a następnie opiszemy te same efekty z ilościowego punktu widzenia. Weźmy najprostsze przypadki kiedy oscylatory i detektor znajdują się w tej samej płaszczyźnie poziomej, a oscylatory oscylują w kierunku pionowym.

FIGA. 29.5, pokazano widok z góry obu oscylatorów; w tym przypadku odległość między nimi w kierunku północ-południe jest równa połowie długości fali i oscylują one w jednej fazie, tj. różnica faz oscylatorów wynosi zero. Interesuje nas natężenie promieniowania w różnych kierunkach. Przez intensywność rozumiemy ilość energii przechodzącej przez nas w ciągu 1 sekundy; jest proporcjonalna do kwadratu natężenia pola uśrednionego w czasie. Tak więc, aby określić jasność światła, musisz wziąć kwadrat natężenia pola elektrycznego, a nie samą siłę. (Natężenie pola elektrycznego charakteryzuje siła, z jaką pole działa na ładunek stacjonarny, a ilość energii przechodzącej przez pewien obszar jest proporcjonalna do kwadratu natężenia pola i jest mierzona w watach na metr kwadratowy. Współczynnik proporcjonalności zostanie wyprowadzony w następnym rozdziale.) Jeśli jesteśmy na zachód od układu oscylatorów, a z obu oscylatorów otrzymujemy pola o tej samej wielkości i tej samej fazie, tak aby całkowite pole elektryczne jest dwukrotnie większe niż pole pojedynczego oscylatora. W konsekwencji intensywność będzie czterokrotnie większa od intensywności wynikającej z działania tylko jednego oscylatora. (Liczby na rys. 29.5 wskazują natężenie, a jednostką miary jest natężenie promieniowania z jednego oscylatora, umieszczonego w punkcie początkowym.) Teraz mierzmy pole w kierunku północnym lub południowym, wzdłuż linii oscylatorów . Ponieważ odległość między oscylatorami jest równa połowie długości fali, ich pola promieniowania różnią się fazą dokładnie o pół cyklu, a zatem całkowite pole wynosi zero. Dla kąta pośredniego (równego) intensywność wynosi 2, czyli maleje, intensywność kolejno przyjmuje wartości 4, 2, O itd. Musimy nauczyć się znajdować intensywność dla różnych kątów. W istocie sprowadza się to do problemu dodania dwóch oscylacji o różnych fazach.

Rysunek 29.5. Zależność natężenia promieniowania dwóch dipoli w odległości połowy długości fali od kierunku promieniowania.

a - dipole w fazie (); b - dipole w antyfazie.

Rzućmy okiem na kilka ciekawszych przypadków. Niech odległość między oscylatorami, jak poprzednio, będzie równa połowie długości fali, ale oscylacje jednego oscylatora pozostają w tyle za drugim o połowę okresu (patrz ryc. 29,5, b). Intensywność w kierunku poziomym (zachód lub wschód) zanika, ponieważ jeden oscylator popycha w jednym kierunku, a drugi w przeciwnym. Na północy sygnał z najbliższego oscylatora dociera pół okresu wcześniej niż sygnał z dalszego oscylatora. Ale ten ostatni jest opóźniony w swoich oscylacjach tylko o pół okresu, tak że oba sygnały docierają w tym samym czasie, a intensywność w kierunku północnym wynosi 4. Intensywność pod kątem 30 °, jak pokażemy później, wynosi ponownie równy 2.

Teraz dochodzimy do ciekawej właściwości, która jest bardzo przydatna w praktyce. Zwróć uwagę, że podczas przesyłania fal radiowych używane są zależności fazowe między oscylatorami. Powiedzmy, że chcemy wysłać sygnał radiowy na Wyspy Hawajskie. W tym celu używamy systemu antenowego ułożonego jak pokazano na RYS. 29,5, a i ustawić zerową różnicę faz między nimi. Wtedy maksymalna intensywność pójdzie we właściwym kierunku, ponieważ Wyspy Hawajskie leżą na zachód od Stanów Zjednoczonych. Następnego dnia podejmiemy decyzję o przekazaniu sygnałów do Kanady. A ponieważ Kanada jest na północy, wystarczy zmienić znak jednej z anten, aby anteny były w przeciwfazie, jak na ryc. 29,5, b, a transmisja pójdzie na północ. Możesz myśleć o różne urządzenia systemy antenowe. Nasza metoda jest jedną z najprostszych; możemy znacznie skomplikować system i po wybraniu wymaganych zależności fazowych, wysłać wiązkę z maksymalnym natężeniem w żądanym kierunku, nawet nie przesuwając żadnej z anten! Jednak w obu audycjach radiowych zmarnowaliśmy dużo energii, poszło w przeciwnym kierunku; Zastanawiam się, czy istnieje sposób na wysyłanie sygnałów tylko w jednym kierunku? Na pierwszy rzut oka wydaje się, że para anten tego typu zawsze będzie promieniować symetrycznie. W rzeczywistości obraz jest znacznie bardziej zróżnicowany; Rozważmy na przykład przypadek asymetrycznego promieniowania z dwóch anten.

Rysunek 29.6. Dwie anteny dipolowe dla maksymalnego promieniowania

Niech odległość między antenami będzie równa jednej czwartej długości fali, a antena północna będzie opóźniona w fazie za anteną południową o jedną czwartą okresu. Co wtedy otrzymujemy (ryc. 29.6)? Jak później pokażemy, w kierunku zachodnim natężenie wynosi 2. W kierunku południowym będzie to zero, ponieważ sygnał ze źródła północnego przychodzi o 90 ° później niż sygnał ze źródła południowego i dodatkowo pozostaje w fazie o kolejne 80 °; w rezultacie całkowita różnica faz wynosi 180 °, a efekt netto wynosi zero. Na północy sygnał ze źródła dociera o 90 ° wcześniej niż sygnał ze źródła, ponieważ źródło jest bliżej ćwierć fali. Ale różnica faz wynosi 90 ° i kompensuje opóźnienie czasowe, więc oba sygnały są w tej samej fazie, co daje intensywność 4.

Tak więc przy pewnej pomysłowości w rozmieszczeniu anten i doborze żądanych przesunięć fazowych możliwe jest skierowanie energii promieniowania w jednym kierunku. To prawda, że ​​energia nadal będzie emitowana pod dość dużym zakresem kątów. Czy możliwe jest skupienie promieniowania w węższym zakresie kątów? Zwracając się ponownie do transmisji fal na Wyspy Hawajskie; tam fale radiowe szły na zachód i wschód w szerokim zakresie kątów, a nawet pod kątem 30 ° intensywność była tylko o połowę mniejsza, energia została zmarnowana.

Czy tę sytuację można poprawić? Rozważmy przypadek, w którym odległość między źródłami jest równa dziesięciu długościom fali (rys. 29.7), a różnica faz oscylacji jest równa zeru. Jest to bliższe sytuacji opisanej wcześniej, kiedy eksperymentowaliśmy z interwałami równymi kilku długościom fali, a nie małymi ułamkami długości fali. Oto inny obraz.

Rysunek 29.7. Rozkład intensywności dwóch dipoli. Oddzielone od siebie

Jeżeli odległość między źródłami jest równa dziesięciu długościom fali (wybieramy jaśniejszy przypadek, gdy są w fazie), to w kierunku zachodnim i wschodnim natężenie jest maksymalne i równe 4. Jeśli poruszamy się o mały kąt, faza różnica staje się równa 180 °, a intensywność odwraca się do zera. Ściślej: jeśli narysujemy linie proste z każdego oscylatora do punktu obserwacji i obliczymy różnicę odległości do oscylatorów i okaże się, że jest ona równa, to oba sygnały będą w przeciwfazie, a łączny efekt wynosi zero. Ten kierunek odpowiada pierwszemu zerowi na ryc. 29,7 (skala na rysunku nie jest zachowana, jest to w istocie przybliżony diagram). Oznacza to, że otrzymujemy wąską wiązkę we właściwym kierunku; jeśli przesuniemy się trochę w bok, intensywność zniknie. Niestety ze względów praktycznych takie systemy transmisji mają znaczną wadę: pod pewnym kątem odległość może się zrównać, a wtedy oba sygnały będą ponownie w fazie! Rezultatem jest obraz z naprzemiennymi wzlotami i dołkami, dokładnie tak jak w Ch. 28 dla odległości między oscylatorami równej.

Jak pozbyć się wszystkich niepotrzebnych wzlotów? Istnieje całkiem interesujący sposób na wyeliminowanie niechcianych wzlotów. Umieśćmy kilka innych między naszymi dwiema antenami (ryc. 29.8). Niech odległość między skrajnymi jest nadal równa, a po każdym zakładamy antenę i dostrajamy wszystkie anteny do jednej fazy. Tak więc będziemy mieli w sumie sześć anten, a intensywność w kierunku zachód-wschód oczywiście znacznie wzrośnie w porównaniu z natężeniem z jednej anteny. Pole zwiększy się sześć razy, a intensywność wyrażona przez kwadrat pola trzydzieści sześć razy. W pobliżu kierunku zachód-wschód, tak jak poprzednio, będzie kierunek o zerowej intensywności, a dalej, gdzie spodziewaliśmy się zobaczyć wysokie maksimum, będzie tylko mały „garb”. Spróbujmy dowiedzieć się, dlaczego tak się dzieje.

Postać. 29.8. Urządzenie składające się z sześciu anten dipolowych i części rozkładu natężenia jego promieniowania.

Wydaje się, że przyczyna pojawienia się maksimum nadal istnieje, ponieważ może być równa długości fali, a oscylatory 1 i 6, będące w fazie, wzajemnie wzmacniają swoje sygnały. Ale oscylatory 3 i 4 są przesunięte w fazie z oscylatorami 1 i 6, różniąc się fazą o około połowę długości fali i mają odwrotny skutek w porównaniu do tych oscylatorów. Dlatego intensywność w tym kierunku okazuje się niska, choć nie do końca zero. Rezultatem jest potężna wiązka w pożądanym kierunku i seria małych bocznych maksimów. Ale w naszym konkretnym przykładzie jest jeszcze jedna niedogodność: ponieważ odległość między sąsiednimi dipolami jest równa, można znaleźć kąt, dla którego różnica drogi promieni z sąsiednich dipoli jest dokładnie równa długości fali. Sygnały z sąsiednich oscylatorów będą się różnić o 360°, czyli znowu będą w fazie i w tym kierunku otrzymamy kolejną potężną wiązkę fal radiowych! W praktyce tego efektu można łatwo uniknąć, jeśli odległość między oscylatorami jest mniejsza niż jedna długość fali. Samo pojawienie się dodatkowych maksimów w odległości między oscylatorami o więcej niż jednej długości fali jest bardzo interesujące i ważne, ale nie dla transmisji fal radiowych, ale dla siatek dyfrakcyjnych.

Energia potencjalna twardego dipola

Rozważmy tak zwany twardy dipol - jest to dipol, w którym odległość między ładunkami nie zmienia się ($ l = const $). Określmy, jaka jest energia potencjalna, jaką ma dipol w zewnętrznym polu elektrostatycznym. Jeżeli ładunek $ q $, który znajduje się w punkcie pola o potencjale $ \ varphi $, ma energię potencjalną równą:

wtedy energia dipola wynosi:

gdzie $ (\ varphi) _ +;(\ varphi) _- $ to potencjały pola zewnętrznego w punktach, w których znajdują się ładunki $ q $ i $ -q $. Potencjał pola elektrostatycznego zmniejsza się liniowo, jeśli pole jest jednorodne w kierunku wektora natężenia pola. Skierujmy oś X wzdłuż pola (rys. 1). Następnie otrzymujemy:

Z ryc. 1 widzimy, że potencjalna zmiana z $ (\ varphi) _ + na \ (\ varphi) _- $ zachodzi na odcinku $ \ trójkąt x = lcos \ vartheta $, a zatem:

Moment elektryczny dipola

Zastępując (4) w (2) otrzymujemy:

gdzie $ \ overrightarrow (p) $ = $ q \ overrightarrow (l) $ to moment elektryczny dipola. Równanie (6) nie uwzględnia energii interakcji ładunków dipola. Wzór (6) uzyskano pod warunkiem, że pole jest jednorodne, jednak obowiązuje również dla pola niejednorodnego.

Przykład 1

Zadanie: Rozważ dipol, który znajduje się w niejednorodnym polu symetrycznym względem osi X. Wyjaśnij, jak zachowa się dipol w takim polu pod względem sił działających na niego.

Niech środek dipola leży na osi X (rys. 2). Kąt między ramieniem dipola a osią X wynosi $ \ vartheta \ ne \ frac (\ pi) (2) $. W naszym przypadku siły wynoszą $F_1 \ ne F_2 $.Moment obrotowy będzie działał na dipol i

siła, która ma na celu przemieszczenie dipola wzdłuż osi X. Aby znaleźć moduł tej siły, użyjemy wzorów:

Zgodnie z równaniem na energię potencjalną dipola mamy:

rozważ, że $ \ vartheta = const $

Dla punktów na osi X mamy:

\ \

Przy $ \ vartheta 0 $ oznacza to, że dipol jest wciągany w rejon silniejszego pola. Dla $ \ vartheta> \ frac (\ pi) (2) $ $ F_x

Zauważ, że jeśli $ - \ frac (\ częściowa W) (\ częściowa x) = F_x $, pochodna energii potencjalnej daje rzut siły na odpowiednią oś, to pochodna $ - \ frac (\ częściowa W) (\ częściowa \ vartheta) = M_ \ vartheta $ daje rzut momentu obrotowego na oś $? $:

\ [- \ frac (\ częściowe W) (\ częściowe \ vartheta) = M_ \ vartheta = -pEsin \ vartheta (1.4.) \]

We wzorze (1.4) minus oznacza, że ​​moment ma tendencję do zmniejszania kąta między momentem elektrycznym dipola a wektorem natężenia pola. Dipol w polu elektrycznym ma tendencję do obracania się tak, że moment elektryczny dipola jest równoległy do ​​pola ($ \ overrightarrow (p) \ uparrow \ uparrow \ overrightarrow (E) $). Przy $ \ overrightarrow (p) \ uparrow \ downarrow \ overrightarrow (E) $ moment obrotowy również będzie równy zero, ale taka równowaga nie jest stabilna.

Przykład 2

Zadanie: Dwa dipole są od siebie oddalone o $r $. Ich osie leżą na jednej linii prostej. Momenty elektryczne są równe odpowiednio: $p_1$ i $p_2$. Oblicz energię potencjalną dowolnego z dipoli, która będzie odpowiadać stabilnemu położeniu równowagi.

Układ będzie w równowadze, gdy dipole są zorientowane, jak pokazano na ryc. 3, wzdłuż pola ładunki o przeciwnych znakach do siebie.

Założymy, że pole tworzy dipol z momentem $ p_1 $, będziemy szukać energii potencjalnej dipola, który ma moment elektryczny $ p_2 $ w punkcie pola (A) w odległości r od pola pierwszy dipol. Załóżmy, że ramiona dipola są małe w porównaniu z odległością między dipolami ($ l \ ll r $). Dipole można przyjąć za punkt (zakładamy więc, że dipol z momentem $p_2\ jest \w \punkcie\A$). Siła pola tworzącego dipol na swojej osi w punkcie A w wartości bezwzględnej wynosi (dla $ \ varepsilon = 1 $):

Energię potencjalną dipola z momentem $ p_2 $ w punkcie A można wyrazić wzorem:

gdzie wzięliśmy pod uwagę, że wektory natężenia i momentu elektrycznego dipola są współkierowane w stanie równowagi stabilnej. W tym przypadku energia potencjalna drugiego dipola będzie równa:

Odpowiedź: Energie potencjalne dipoli będą równe co do wielkości $ W = -p_2 \ frac (p_1) (2 \ pi (\ varepsilon) _0r ^ 3) $.

Do każdego bezprzewodowe urządzenie potrzebna jest antena. To przewodzące urządzenie mechaniczne jest przetwornikiem, który przekształca transmitowany sygnał o częstotliwości radiowej (RF) na elektryczny i pola magnetyczne stanowiące falę radiową. Przekształca również odebraną falę radiową z powrotem na sygnał elektryczny. Dla anten możliwa jest prawie nieskończona różnorodność konfiguracji. Jednak większość z nich opiera się na dwóch głównych typach: antenach dipolowych i biczowych.

Anteny

Fala radiowa zawiera pole elektryczne prostopadłe do pola magnetycznego. Oba są prostopadłe do kierunku propagacji (rysunek poniżej). To właśnie to pole elektromagnetyczne tworzy antenę. Sygnał emitowany przez urządzenie generowany jest w nadajniku, a następnie przesyłany do anteny linią transmisyjną, najczęściej kablem koncentrycznym.

Linie to magnetyczne i elektryczne linie siły, które poruszają się razem i wspierają się nawzajem, gdy „oddalają się” od anteny.

Napięcie wytwarza pole elektryczne wokół elementów anteny. Prąd w antenie wytwarza pole magnetyczne. Pola elektryczne i magnetyczne łączą się i regenerują zgodnie ze znanymi równaniami Maxwella, a „połączona” fala jest wysyłana z anteny w kosmos. Po odebraniu sygnału fala elektromagnetyczna indukuje napięcie w antenie, które przekształca falę elektromagnetyczną z powrotem w sygnał elektryczny, który można dalej przetwarzać.

Podstawowym czynnikiem przy orientacji każdej anteny jest polaryzacja, która odnosi się do orientacji pola elektrycznego (E) względem ziemi. Jest to również orientacja elementów nadawczych względem podłoża. Pionowo zainstalowana antena, prostopadle do ziemi, emituje falę o polaryzacji pionowej. Tak więc antena ustawiona poziomo emituje falę spolaryzowaną poziomo.

Polaryzacja może być również kołowa. Specjalne konfiguracje, takie jak anteny spiralne lub spiralne, mogą emitować falę wirującą, tworząc wirującą falę spolaryzowaną. Antena może tworzyć kierunek obrotu w prawo lub w lewo.

W idealnym przypadku anteny zarówno nadajnika, jak i odbiornika powinny mieć taką samą polaryzację. Przy częstotliwościach poniżej około 30 MHz fala jest zwykle odbijana, załamywana, obracana lub w inny sposób modyfikowana przez atmosferę, ziemię lub inne obiekty. Dlatego dopasowanie polaryzacji po obu stronach nie jest krytyczne. Na częstotliwościach VHF, UHF i UHF polaryzacja musi być taka sama, aby zapewnić najlepszą możliwą transmisję sygnału. I zauważ, że anteny wykazują wzajemność, to znaczy, że działają równie dobrze podczas nadawania i odbioru.

Antena dipolowa lub dipolowa

Dipol to struktura półfalowa wykonana z drutu, rurki, płytka drukowana(PCB) lub inny materiał przewodzący. Jest dzielony na dwie równe ćwierć długości fali i zasilany linią transmisyjną.

Linie pokazują rozkład pól elektrycznych i magnetycznych. Jedna długość fali (λ) jest równa:

półfala:

λ / 2 = 492 / f MHz

Rzeczywista długość jest zwykle skracana w zależności od rozmiaru przewodów antenowych. Najlepsze przybliżenie do długości elektrycznej:

λ/2 = 492 K/f MHz

gdzie K jest współczynnikiem łączącym średnicę przewodnika z jego długością. To 0,95 dla anten przewodowych o częstotliwości 30 MHz lub mniejszej. Lub:

λ / 2 = 468 / f MHz

Długość w calach:

λ/2 = 5904 K/f MHz

Wartość K jest niższa dla elementów o większej średnicy. Dla półcalowej rury K wynosi 0,945. Kanał dipolowy dla 165 MHz powinien być:

λ / 2 = 5904 (0,945) / 165 = 33,81 cala

lub dwa 16,9-calowe segmenty.

Długość jest ważna, ponieważ antena jest urządzeniem rezonansowym. Aby uzyskać maksymalną wydajność promieniowania, należy go dostroić do częstotliwości roboczej. Jednak antena działa dość dobrze w wąskim zakresie częstotliwości, jak filtr rezonansowy.

Szerokość pasma dipola jest funkcją jego struktury. Zwykle definiuje się go jako zakres, w którym współczynnik fali stojącej anteny (SWR) jest mniejszy niż 2:1. VSWR jest określany na podstawie ilości sygnału odbitego od urządzenia z powrotem wzdłuż linii transmisyjnej, która je zasila. Jest to funkcja impedancji anteny w stosunku do impedancji linii transmisyjnej.

Idealną linią transmisyjną jest zbalansowana para przewodząca o impedancji 75 omów. Możesz także użyć kabel koncentryczny o impedancji charakterystycznej 75 Ohm (Zo). Można również użyć kabla koncentrycznego o impedancji charakterystycznej 50 omów, ponieważ dobrze pasuje do anteny, jeśli jest ona mniejsza niż połowa długości fali nad ziemią.

Kabel koncentryczny jest linią niezrównoważoną, ponieważ prąd RF będzie płynął poza ekranem koncentrycznym, powodując niepożądane indukowane zakłócenia w pobliskich urządzeniach, chociaż antena będzie działać dość dobrze. Najlepszą metodą zasilania jest użycie baluna w punkcie zasilania z kablem koncentrycznym. Transformator równoważący to urządzenie transformatorowe, które przekształca sygnały symetryczne na sygnały niesymetryczne lub odwrotnie.

Dipol można montować poziomo lub pionowo w zależności od pożądanej polaryzacji. Linia zasilająca powinna idealnie przebiegać prostopadle do elementów promieniujących, aby uniknąć zniekształcenia promieniowania, dlatego dipol jest najczęściej zorientowany poziomo.

Charakterystyka promieniowania sygnału antenowego zależy od jej budowy i instalacji. Promieniowanie fizyczne jest trójwymiarowe, ale zwykle jest reprezentowane zarówno przez poziomy, jak i pionowe wzorce promieniowania.

Poziomy wzór kierunkowy dipola to ósemka (rysunek 3). Na antenie pojawia się maksymalny sygnał. Rysunek 4 przedstawia pionową charakterystykę promieniowania. Są to idealne wzory, które łatwo zniekształcają podłoże i znajdujące się w pobliżu obiekty.

Wzmocnienie anteny jest związane z kierunkowością. Wzmocnienie jest zwykle wyrażane w decybelach (dB) z pewnym odniesieniem, takim jak antena izotropowa, która jest punktowym źródłem energii o częstotliwości radiowej, która emituje sygnał we wszystkich kierunkach. Pomyśl o punktowym źródle światła oświetlającym wnętrze rozszerzającej się kuli. Antena izotropowa ma wzmocnienie 1 lub 0 dB.

Jeśli nadajnik tworzy lub skupia charakterystykę promieniowania i czyni ją bardziej kierunkową, ma izotropowy zysk anteny. Dipol ma wzmocnienie izotropowe 2,16 dBi. W niektórych przypadkach wzmocnienie jest wyrażane jako funkcja odniesienia dipola w dBd.

Antena pionowa z dodatkowymi poziomymi odbłyśnikami

To urządzenie jest zasadniczo połową dipola zamontowanego pionowo. Termin monopol jest również używany do opisania tego ustawienia. Drugą połowę anteny stanowi grunt pod anteną, powierzchnia przewodząca o najmniejszym promieniu λ/4 lub układ przewodników λ/4 zwany promieniowym (rysunek 5).

Jeśli antena jest podłączona do dobrego uziemienia, nazywa się ją anteną Marconi. Główną konstrukcją jest druga połowa nadajnika λ/4. Jeśli płaszczyzna uziemienia ma wystarczającą wielkość i przewodność, wówczas wydajność uziemienia jest równoważna z dipolem zamontowanym pionowo.

Ćwierćfalowa długość pionowa:

λ / 4 = 246 K / f MHz

Współczynnik K jest mniejszy niż 0,95 dla pionów, które zwykle są wykonane z szerszą rurą.

Impedancja punktu zasilania wynosi pół dipola lub około 36 omów. Rzeczywista liczba zależy od wysokości nad ziemią. Podobnie jak dipol, płaszczyzna uziemienia jest rezonansowa i zwykle zawiera element reaktywny w swojej podstawowej impedancji. Najpopularniejszą linią transmisyjną jest kabel koncentryczny 50 Ω, ponieważ stosunkowo dobrze dopasowuje impedancję anteny do VSWR poniżej 2:1.

Antena pionowa z dodatkowym elementem odblaskowym jest bezkierunkowa. Pozioma charakterystyka promieniowania to okrąg, w którym urządzenie emituje sygnał równie dobrze we wszystkich kierunkach. Rysunek 6 przedstawia pionową charakterystykę promieniowania. W porównaniu do pionowego wzorca kierunkowego dipola, płaszczyzna uziemienia ma mniejszy kąt promieniowania, co ma tę zaletę, że jest szerszy rozrzut przy częstotliwościach poniżej około 50 MHz.

wnioski

Ponadto można wykonać dwie lub więcej anten pionowych z dodatkowym elementem odblaskowym, aby uzyskać bardziej kierunkowy wzmocniony sygnał. Na przykład radio kierunkowe AM wykorzystuje dwie lub więcej wież do kierowania silnego sygnału w jednym kierunku, jednocześnie tłumiąc go w drugim.

Stosunek fali stojącej

Fale stojące to wzorce dystrybucji napięcia i prądu wzdłuż linii przesyłowej. Jeżeli impedancja charakterystyczna (Zo) linii odpowiada impedancji wyjściowej generatora (nadajnika) i obciążeniu anteny, napięcie i prąd wzdłuż linii są stałe. Przy dopasowanej impedancji występuje maksymalny transfer mocy.

Jeśli obciążenie anteny nie odpowiada impedancji linii, nie cała przesyłana moc jest pochłaniana przez obciążenie. Każda moc, która nie została pochłonięta przez antenę, jest odbijana z powrotem wzdłuż linii, zakłócając sygnał stały i powodując zmiany prądu i napięcia wzdłuż linii. Te odmiany to fale stojące.

Miarą tej rozbieżności jest współczynnik fali stojącej (SWR). VSWR jest zwykle wyrażany jako stosunek wartości maksymalnych i minimalnych wartości prądu przewodzenia i wstecznego lub napięcia wzdłuż linii:

VSWR = I max / I min = V max / V min

Inne więcej w prosty sposób do wyrażenia SWR jest stosunkiem impedancji charakterystycznej linii transmisyjnej (Zo) do impedancji anteny (R):

SWR = Z0 / R lub R / Z0

w zależności od tego, która impedancja jest większa.

Idealny SWR to 1:1. SWR 2 do 1 oznacza 10% mocy odbitej, co oznacza, że ​​90% transmitowanej mocy trafia do anteny. VSWR 2:1 jest ogólnie uważany za maksymalny akceptowalny dla większości efektywna praca systemy.