 | Эта статья требует дополнительных ссылок для проверки . ( август 2013 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения ) |
Штыревая антенна представляет собой антенну , состоящую из прямой гибкой проволоки или прутка. Нижний конец плети подключается к радиоприемнику или передатчику . Антенна спроектирована так, чтобы быть гибкой, поэтому ее нелегко сломать, а название происходит от хлыстового движения, которое она проявляет при трении. Штыревые антенны для портативных радиоприемников часто изготавливаются из ряда взаимосвязанных телескопических металлических трубок, поэтому их можно убрать, когда они не используются. Более длинные, предназначенные для установки на транспортных средствах и конструкциях, изготовлены из гибкого стекловолоконного стержня вокруг проволочного сердечника и могут иметь длину до 35 футов (10 м). Длина штыревой антенны определяется длиной волны.радиоволн, с которыми он используется. Самый распространенный тип - это четвертьволновая кнут , длина которой составляет примерно четверть длины волны . Штыри являются наиболее распространенным типом несимметричных антенн и используются в высокочастотных радиодиапазонах HF , VHF и UHF . Они широко используются в качестве антенн для портативных радиостанций, беспроводных телефонов , раций , FM-радиоприемников , бум-боксов и устройств с поддержкой Wi-Fi , а также прикрепляются к автомобилям в качестве антенн для автомобильных радиоприемников и двусторонних радиоприемников.для колесной техники и для самолетов. Более крупные версии, установленные на крышах, балконах и радиомачтах, используются в качестве антенн базовой станции для радиолюбителей и полиции, пожарных, скорой помощи, такси и других диспетчеров транспортных средств.
Диаграмма излучения [ править ]
Штыревая антенна представляет собой монопольную антенну , и, как и вертикальный диполь, имеет всенаправленную диаграмму направленности , излучающую одинаковую мощность радиосигнала во всех азимутальных направлениях (перпендикулярных оси антенны), при этом излучаемая мощность падает с углом места до нуля на оси антенны. . Штыревые антенны длиной менее половины длины волны, включая обычные четвертьволновые штыри, имеют один главный лепесток., а с идеально проводящей заземляющей поверхностью под ним максимальная напряженность поля находится в горизонтальном направлении, монотонно снижаясь до нуля на оси. С небольшой или плохо проводящей заземляющей пластиной или без заземляющей пластины под ней, общий результат заключается в наклоне главного лепестка вверх, так что максимальная мощность больше не излучается горизонтально, а под углом в небо.
Антенны длиной более половины длины волны имеют структуру, состоящую из нескольких конических «лепестков»; с максимумами излучения на нескольких углах места; чем больше электрическая длина антенны, тем больше лепестков в диаграмме направленности.
Вертикальные штыревые антенны широко используются для ненаправленной радиосвязи на поверхности Земли, где направление на передатчик (или приемник) неизвестно или постоянно меняется, например, в портативных FM- радиоприемниках, рациях и двусторонних радиостанциях. радиоприемники в транспортных средствах. Это связано с тем, что они одинаково хорошо передают (или принимают) во всех горизонтальных направлениях, при этом излучая мало радиоэнергии вверх в небо, где она расходуется впустую.
Длина [ править ]
Штыревые антенны обычно проектируются как резонансные ; стержень действует как резонатор для радиоволн, при этом стоячие волны напряжения и тока отражаются назад и вперед от его концов. Следовательно, длина стержня антенны определяется длиной волны используемых радиоволн. Наиболее распространенная длина составляет примерно четверть длины волны, она называется «четвертьволновой хлыст» (хотя его часто сокращают за счет использования загрузочной катушки ; см. Электрические короткие хлысты ниже). Например, длина обычных четвертьволновых штыревых антенн, используемых в FM-радиоприемниках в США, составляет примерно 75 см, что составляет примерно четверть длины радиоволн в FM-радио.полосы длиной от 2,78 до 3,41 метра. Полуволновые антенны также распространены.
Коэффициент усиления и радиационная стойкость [ править ]
Четвертьволновая вертикальная антенна, работающая против идеальной бесконечной земли, будет иметь коэффициент усиления 5,19 дБи и сопротивление излучения около 36,8 Ом. Кнуты, установленные на транспортных средствах, используют металлическую обшивку транспортного средства в качестве плоскости заземления. В ручных устройствах , как правило , нет явного заземление обеспечивается, и земля сторона антенны питающей линии просто подключена к земле на печатной плате устройства. [1] Таким образом, само радио и, возможно, рука пользователя служат элементарной заземляющей поверхностью. Поскольку они не больше, чем размер самой антенны, комбинация штыревой антенны и радио часто больше функционирует как асимметричная дипольная антенна, чем как монопольная антенна.. Коэффициент усиления несколько пострадает по сравнению с полуволновым металлическим диполем или штырем с четко определенной заземляющей поверхностью.
Антенна на земле [ править ]
В штыревой антенне, не установленной на проводящей поверхности, например антенне, установленной на мачте, отсутствие отраженных радиоволн от плоскости земли приводит к тому, что лепесток диаграммы направленности наклоняется вверх к небу, поэтому по горизонтали излучается меньше энергии. направления, нежелательные для наземной связи. [2] Кроме того , несимметричный импеданс элемента монопольного вызывает токи РЧ в несущей мачты и на внешней стороне основного экранирующего проводника коаксиального фидера. Чтобы предотвратить это, со стационарными хлыстами, установленными на конструкциях, часто используется искусственная «заземляющая поверхность», состоящая из трех или четырех стержней длиной в четверть длины волны, соединенных с противоположной стороной фидерной линии, проходящей горизонтально от основания хлыста. [2] Это называетсяантенна на плоскости заземления . [3] Эти несколько коротких проволочных элементов служат для приема тока смещения от ведомого элемента и возврата его к заземляющему проводнику линии передачи, заставляя антенну вести себя так, как будто под ней находится непрерывная проводящая плоскость. Часто (см. Рисунки) стержни заземляющей поверхности наклонены вниз, чтобы опустить главный лепесток диаграммы направленности ближе к горизонтали и увеличить нормальное сопротивление излучения 36,8 Ом ближе к 50 Ом, чтобы обеспечить лучшее согласование импеданса со стандартным фидером коаксиального кабеля 50 Ом. .
Электрически короткие хлысты [ править ]
Чтобы уменьшить длину штыревой антенны и сделать ее менее громоздкой, часто последовательно с ней добавляют индуктор ( нагрузочную катушку ). Это позволяет сделать антенну намного короче, чем нормальная длина четверти длины волны, и при этом оставаться резонансной за счет снижения емкостного реактивного сопротивления короткой антенны. Катушка добавляется у основания хлыста (называемого хлыстом с базовой нагрузкой) или иногда посередине (хлыст с центральной загрузкой). В наиболее распространенной форме, резиновой антенне-утке , загрузочная катушка интегрирована с самой антенной, сделав стержень из узкой спирали.из упругой проволоки. Спираль распределяет индуктивность по длине антенны, улучшая диаграмму направленности, а также делает ее более гибкой. Другой альтернативой, иногда используемой для укорачивания антенны, является добавление на конце «шляпы емкости», металлического экрана или излучающих проводов. Однако все эти электрически короткие хлысты имеют меньшее усиление, чем полноразмерные четвертьволновые хлысты.
Многодиапазонная работа возможна с катушками примерно на половину или одну треть и две трети, которые не сильно влияют на антенну на самом нижнем диапазоне, но создают эффект сложенных диполей на более высоком диапазоне (обычно × 2 или × 3 частота).
На более высоких частотах (2,4 ГГц, но существуют военные шнуры для диапазона от 50 до 80 МГц, которые являются стандартной проблемой для радиостанции SINCGARS в диапазоне 30–88 МГц), коаксиальный кабель может подниматься вверх по центру трубки. Изолированный переход трубки и шнура питается от коаксиального кабеля, и нижний конец трубки, куда входит коаксиальный кабель, имеет изолированное крепление. Этот вид вертикального штыря представляет собой полный диполь и поэтому не требует заземления. Как правило, он лучше работает на нескольких длинах волн над землей, отсюда обычно ограничение на микроволновые диапазоны.
Повреждения автомобильной антенны [ править ]
Штыревые антенны на транспортных средствах могут быть повреждены автоматическим оборудованием для мойки автомобилей, особенно тем, которое использует вращающиеся щетки для абразивного удаления грязи с внешней стороны кузова транспортного средства. [4] Поскольку щетки должны соприкасаться с поверхностью автомобиля, они могут погнуть или полностью сломать штыревые антенны. Эти антенны обычно рекомендуется снимать или убирать, чтобы щетки не соприкасались, или владельцу транспортного средства следует использовать только автоматическую мойку с «бесконтактной» струей воды.
Галерея изображений [ править ]
См. Также [ править ]
- Тактический жилет антенной системы
- Waves (Juno) (использует две штыревые антенны для одного из своих датчиков)
- ПОЛЯ (использует четыре штыревых антенны на солнечном зонде Parker )
Ссылки [ править ]
- ^ Чен, Чжи Нин. Антенны для портативных устройств. Чичестер: Джон Вили, 2007. Печать.
- ^ a b Краус, Джон Д. (1988). Антенны, 2-е изд . Тата МакГроу-Хилл. С. 721–724. ISBN 0-07-463219-1.
- ^ Уоллес, Ричард; Андреассон, Кристер (2005). "земля + плоскость + антенна" Введение в пассивные ВЧ- и СВЧ-компоненты . Артек Хаус. С. 85–87. ISBN 9781630810092.
- ^ Новости авто прачечной - август 2013 г., претензии о возмещении ущерба - документация и установленная процедура являются ключевыми, Аллен Спирс, доступ 28 ноября 2015 г. Ссылка
