אנטנה מונופול: עיצוב, עבודה, סוגים ויישומיה

חלוץ רדיו בשם 'Guglielmo Marconi' המציא אנטנה מונופולית בשנת 1895 ורשם פטנט על שנת 1896 במהלך הניסויים ההיסטוריים הראשונים שלו בתקשורת רדיו. אז אנטנה זו ידועה גם בשם אנטנת מרקוני. זה חצי של א אנטנת דיפול מסודר מעל מישור הארקה מוליך. אז אנטנת רבע גל מונופול היא הסוג הנפוץ ביותר שבו האנטנה הזו היא בערך 1/4 מאורך הגל של גלי הרדיו. אלה אנטנות משמשים ברשתות אינטרנט ותקשורת סלולרית. אז מאמר זה דן בסקירה כללית של א אנטנה מונופול - עבודה עם אפליקציות.

הגדרת אנטנה מונופול

סוג של אנטנת רדיו הכוללת מוליך בצורת מוט ישר המותקן בניצב מעל מישור הארקה ידוע כאנטנה מונופולית. אנטנה זו היא אנטנה פשוטה וחד-חוטית, המשמשת בעיקר לשידור וגם לקליטת אותות, כל כך בשימוש נרחב במערכות תקשורת אלחוטיות.

באנטנה מונופולית, מוט המוליך פועל כמו מהוד פתוח בעיקר עבור גלי רדיו ומתנודדים על ידי מתח עומד וגלי זרם לאורכו. אורך האנטנה נקבע בפשטות בהתאם לאורך גל הרדיו הרצוי. טווח התדרים של האנטנה המונופולית הוא בין 1.7-2 GHz, עם רווח ממוצע של 3.7 dBi.

עיצוב אנטנה מונופול

אנטנה מונופול היא חצי (חצי) של אנטנה דיפולית שכמעט מותקנת על גבי סוג כלשהו של מישור הארקה. אז, אנטנה זו מותקנת על מישור הארקה אינסופי עם אורך 'L' כפי שמוצג להלן. לפי תורת התמונות, ניתן למצוא את השדות במישור ההארקה דרך האנטנה בתוך שטח פנוי שמוצג בתרשים השני. זוהי רק אנטנה דיפול עם L (אורך) פעמיים של אנטנה מונופול.

באיור הראשון, השדות במישור ההארקה שווים לשדות. השדות של האנטנה המונופולית מתחת למישור ההארקה בתוך נתון זה הם אפס. כיווניות האנטנה המונופולית קשורה ישירות לאנטנה דיפולית. אם הכיווניות של אנטנה דיפולית באורך 2L היא D1, אזי כיווניות האנטנה המונופולית עם אורך 'L' תהיה D1+3 כלומר, הכיווניות של האנטנה המונופולית כפולה מהכיווניות של אנטנת הדיפול. הסיבה העיקרית לכך היא רק משום שלא מתרחשת קרינה מתחת למישור ההארקה; לפיכך, האנטנה מוכפלת ביעילות כ'הנחיה'.

עיקרון העבודה של אנטנת מונופול

עקרון העבודה של אנטנה מונופול הוא; כאשר הכוח מוזן למונופול אז הוא מוקרן באופן דומה לכל הכיוונים אנכיים לאורך האנטנה מעל מישור ההארקה עליו היא מותקנת. תבנית הקרינה של אנטנה זו היא כל-כיוונית, ולכן היא מקרינה בעוצמה שווה בכל הכיוונים בזווית ישרה לאנטנה. ההספק המוקרן מהאנטנה משתנה עם זווית הגובה דרך הקרינה יורדת לאפס בשיא ציר האנטנה.

דפוס קרינה של אנטנה מונופול

תבנית הקרינה היא הייצוג של פליטת חזית הגל של האנטנה או הקליטה כדי לציין את עוצמתה כך שניתן לזהות בקלות את תפקוד האנטנה והכיווניות.

כאשר הכוח נפלט מהאנטנה, יש לזה השפעה על אזורי שדה רחוקים וקרובים. ניתן לשרטט את דפוס הקרינה בצורה גרפית כמיקום זוויתי ופונקציית מרחק רדיאלי מכל אנטנה. דפוס הקרינה של האנטנה המונופולית מוצג להלן.

תבנית הקרינה של האנטנה המונופולית היא כל-כיוונית, ולכן היא פולטת כוח שווה לכל הכיוונים האנכיים לאנטנה המונופולית. ההספק המוקרן של האנטנה משתנה עם זווית הגובה על ידי ירידת הקרינה לאפס בשיא ציר האנטנה. הוא מקרין אנכית גלי רדיו מקוטבים.

בתרשים לעיל, דפוסי הקרינה האנכיים של שלושה גרפים של אנטנות מונופול באורכים שונים מותקנים מעל קרקע מוליכה לחלוטין.

המרחק הרדיאלי של הקו מהמקור בכל זווית גובה הוא פשוט פרופורציונלי לצפיפות ההספק המוקרנת בגובה זה. הציר הרדיאלי מותאם בתוך צפיפות הספק שהיא ביחס לרבע גל מונופול ודציבלים-איזוטרופיים. אז, לגל מונופול רבע גל בצבע כחול 0.25λ יש מודל השווה לחצי הגבוה יותר של תבנית אנטנה דיפול. מונופול חצי גל בצבע ירוק 0.5λ מקרין יותר כוח בכיוונים אופקיים. ניתן להשיג את הקרינה האופקית הגבוהה ביותר של אנטנת המונופול בפשטות באורך של גל הצבע האדום עם 0.625λ.

תבנית הקרינה באורך של מעל 0.5λ חצי אורך גל נפרדת לשתי אונות דרך אונה חרוטית שניה המכוונת לשמים. הגבוה ביותר ב-0.625λ מתרחש מכיוון שבזוויות גבוהות, קרינת הפאזה ההפוכה של שתי האונות מבטלת את הדחיסה של יותר כוח לתוך האונה האנכית.

סוגי אנטנות מונופול

ישנם סוגים שונים של אנטנות מונופול כמו שוט, סליל, חוט אקראי גומי, מטריה, רדיאטור תורן, אנטנה הפוך-L, T-אנטנה, מישור הארקה, חד-קוטבי מקופל ו-F הפוך אשר נדון להלן.

אנטנה שוט

אנטנת שוט היא סוג של אנטנה מונופול והיא מאוד גמישה כך שהיא לא נסדקת פשוט. שמה של האנטנה הזו נגזר מהתנועה דמוית השוט שמציגה פעם הפרעה. אנטנה זו פשוט כוללת מוט או חוט גמיש ישר והחלק התחתון של האנטנה הזו פשוט מחובר למשדר או למקלט הרדיו.

עבור מכשירי רדיו ניידים, אנטנות אלה מתוכננות לעתים קרובות עם סט של צינורות מתכת טלסקופיים משתלבים, ולכן ניתן למשוך אותם לאחור ברגע שלא בשימוש. שוטים ארוכים יותר מיועדים בעיקר להרכבה על כלי רכב וכן מבנים אשר מתוכננים עם מוט פיברגלס גמיש בקירוב ליבת תיל ואורכם יכול להגיע עד 11 מ'. ניתן לקבוע את האורך המושלם של אנטנה זו באמצעות אורך הגל של גלי הרדיו.

אלו הן האנטנות המונופוליות הנפוצות ביותר ברצועות הרדיו HF, UHF ו-VHF. אלה נמצאים בשימוש נרחב עבור מכשירי רדיו FM, טלפונים אלחוטיים, מכשירי רדיו כף יד, מכשירים התומכים ב-Wi-Fi, מכשירי קשר ו-boom boxes. אלה מחוברים לרכבים עבור מכשירי קשר לרכב וכן למכשירי קשר דו-כיווניים עבור כלי רכב ומטוסים.

אנטנה סלילנית

אנטנה סלילנית כוללת לפחות חוטים מוליכים אחד או יותר אשר פצועים בצורת סליל. כאשר אנטנה סליל מתוכננת עם חוט סליל אחד אז אנטנה זו ידועה בשם מונופילרית ואילו אנטנות שתוכננו עם מינימום של 2 או 4 חוטים בתוך סליל נקראות אז quadrifilar/bifilar. אנא עיין בקישור זה כדי לדעת יותר על - אנטנה סלילנית .

אנטנת חוט אקראית

אנטנת חוט אקראית כוללת חוט ארוך התלוי על פני האדמה כאשר החוט ישר או עשוי להיות מתווך קדימה ואחורה בין קירות או עצים רק כדי להכניס את החוט המספיק לאוויר. בגלל השונות העצומה במבנה האנטנה, היעילות יכולה להשתנות מתיקון אחד למשנהו.

אנטנות תיל אקראיות נמצאות בשימוש נרחב כאנטנות קליטה ברצועות הגל הקצר, הגל הבינוני והגל הארוך, ואנטנות אלו משמשות כאנטנות שידור ברצועות אלו בעיקר עבור תחנות שידור חירום או זמניות, קטנות חיצוניות ובמקומות שבהם אנטנות קבועות יותר אינן יכולות. להיות רכוב.

אנטנת דאקי גומי

אנטנת ה-Ducky הגומי היא אנטנת מונופול קצרה שפועלת בצורה הוגנת כאנטנת שוט עמוסת בסיס. אנטנה זו כוללת חוט קפיצי צר בצורת סליל הסגור בתוך מעיל פלסטיק או גומי לשמירה על האנטנה. אנטנות אלו משמשות בעיקר בתוך ציוד רדיו כף יד שימושי בתדרי UHF ו-VHF.

אנטנות אלו משמשות במכשירי רדיו ניידים שונים כמו מכשירי קשר, סורקים מקלטי משדר ניידים ושם האבטחה והחוסן מקבלים עדיפות על ביצועים אלקטרומגנטיים. אנטנה זו גמישה מאוד ומתאימה לפעולה בכף יד, במיוחד כאשר היא מולבשת על החגורה בהשוואה לאנטנות קשיחות לשעבר מסוג טלסקופ.

רדיאטור מאסט

רדיאטור תורן הוא סוג של אנטנה מונופולית. זהו מגדל מקרין או תורן רדיו שבו מבנה המתכת מופעל ועובד כאנטנה. זה משמש בדרך כלל לשידור אנטנות שמתפקדות בתדרים נמוכים בתוך רצועות MF ו-LF, במיוחד בשימוש עבור תחנות שידור רדיו AM. בסיס האנטנה הזו מותקן בדרך כלל על תומך לא מוליך כדי להגן עליו מפני הקרקע.

אנטנת מטריה

אנטנת מטריה היא אנטנת חוט מונופול שיכולה לשמש כאנטנות שידור מתחת ל-1 מגה-הרץ ברצועות LF, MF ובעיקר ב-VLF בתדרים נמוכים מספיק, כך שלא ניתן לבצע או לא מעשי ליצור אנטנה מונופולית בגודל רבע גל. הקצה החיצוני של כל חוט רדיאלי משופע מפסגת האנטנה ומחובר לחבל תומך דרך מבודד המחובר לאדמה. החוטים הרדיאליים יהפכו את האנטנה הזו למטריית הענק עם מסגרת תיל.

אנטנת T

אנטנת T היא אנטנת רדיו מונופולית אשר ידועה גם כאנטנה שטוחה או T-אווירית. אנטנה זו כוללת חוט אופקי אחד או מעליו אשר מאוזנים בין שני תרני רדיו, אחרת מבנים ומוגנים בקצוות מהם. חוט אופקי פשוט מחובר לאמצע החוטים האופקיים, תלוי קרוב מאוד לאדמה ומחובר למשדר (או למקלט). אנטנות T משמשות בדרך כלל ברצועות MF, LF, VLF וגל קצר. אנטנות אלו משמשות באופן נרחב כאנטנות שידור בעיקר עבור תחנות רדיו חובבים, תחנות שידור AM גל בינוני וגלים ארוכים. להאזנה בגלים קצרים, אנטנות אלו משמשות כאנטנות קבלה.

אנטנה Unipole מקופלת

זהו סוג אחד של אנטנת רדיאטור תורן מונופול המשמשת בעיקר כאנטנת שידור ברצועת הגלים הבינוניים עבור תחנות שידור רדיו AM. אנטנה זו כוללת בעיקר תורן או מוט מתכת אנכי המחובר למערכת ההארקה שלו הכוללת חוטים קבורים. התורן פשוט מוקף בחוטים אנכיים המחוברים חשמלית בפסגת התורן. חוטים אלה מחוברים פשוט על ידי טבעת מתכת קרובה לבסיס התורן וכוח ההזנה של קו ההזנה מהמשדר מחובר בין הטבעת לאדמה. אנטנה זו היא הבחירה הטובה ביותר בכל פעם שתחנת רדיו AM חולקת מגדל עם אנטנות אחרות כמו אנטנות שידור FM.

אנטנה הפוכה-F

אנטנת F הפוכה משמשת בעיקר בתדרי מיקרוגל ו-UHF בתקשורת אלחוטית. הוא כולל אנטנה מונופולית הפועלת במקביל למישור הארקה ומוארקת בקצה אחד. אנטנה זו מוזנת מנקודה אמצעית ממרחק הקצה המוארק. אנטנה זו קומפקטית יותר, מה שמאפשר לה לפלוט כוח ביעילות וכו'. אנטנות אלו נמצאות בשימוש נרחב במכשירי כף יד קומפקטיים אלחוטיים. אלה משתמשים בטווחי ניסויים צבאיים בתוך יישומי טלמטריה.

אנטנה מונופול לעומת אנטנה דיפולית

ההבדל בין אנטנה מונופול לאנטנה דיפולית נדון להלן.

יתרונות וחסרונות

ה יתרונות אנטנת מונופול כלול את הבאים.

• אנטנות מונופול הן פשוטות מאוד לבנייה וגם להתקנה
• אלה קשוחים ולא יקרים להכנה.
• לאנטנה זו עכבה תגובתית גבוהה למדי מעל רוב טווח התדרים שלה.
• כאשר האנטנה הזו מתארכת והפסדי הקרקע מצטמצמים, אז היעילות של האנטנה משתפרת.
• אנטנה מונופולית מסוג אנכי משמשת עבור כל תדר הקצר מ-2/3 מאורך הגל.
• אלו הן אנטנות פשוטות לכל כיווניות שצורכות פחות מקום בהשוואה למערך של אנטנות גלגלים המותקנות זו על גבי זו.
• אנטנות אלו מטפלות בתקשורת בתוך כל נתיב למעט אנכית על גבי האנטנה.
• אנטנות מונופול מודפסות נמצאות בשימוש נרחב בגלל יתרונות רבים כמו עלות נמוכה, פרופיל נמוך, ייצור פשוט, פחות משקל ושילוב עם מכשירים פעילים אחרים.

ה חסרונות אנטנת מונופול כלול את הבאים.

• יש לו קרינה גרועה בכל הכיוונים מכיוון שהוא מקרין באופן שווה לכל הכיוונים.
• אלה יקרים.
• השתקפויות של אותות יכולות להיגרם מחפצי מתכת ומהקרקע, כך שאתה עשוי לקבל אותות מקוטבים אנכית וגם אופקית.
• אילוצי העיצוב והגודל הנדרשים עבור מטוס הארקה באנטנה זו מגבילים לעתים קרובות.
• דפוס הקרינה של אנטנה זו תלוי בעיקר בכיוון מישור ההארקה.

יישומים

ה שימושים/יישומים של אנטנה מונופול ae כוללים את הדברים הבאים.

• אנטנות מונופול משמשות בתחומים שונים כמו מדעי החלל, טכנולוגיית מכ'ם, ביו-רפואה, מחקר וכו'.
• המונופול משמש לעתים קרובות כאנטנה תהודה כאשר המוט של אנטנה זו פועל כמתהוד פתוח, במיוחד עבור גלי רדיו ומשתנה דרך גלים עומדים של זרם ומתח לאורכו. אז, אורכי האנטנה נקבעים פשוט על ידי אורך הגל המועדף של גלי הרדיו.
• סוג זה של אנטנה נמצא בשימוש נרחב במערכות תקשורת אלחוטיות.
• אנטנה מונופולית עם דגם מחומש בפרופיל נמוך מיועדת ומשמשת ליישומים לבישים.
• אנטנה זו נמצאת בשימוש נרחב בכלי רכב, מכשירי רדיו AM או FM ניידים וכו'
• אנטנה מונופולית יעילה מאוד, בעלות נמוכה ובפרופיל נמוך, משמשת ביישומי דו-פס, רב-פס ו-UWB (אולטרה-רחב-פס).

לפיכך, זהו סקירה כללית של אנטנה מונופול - עבודה, סוגים עם יישומים. ה מאפייני אנטנה מונופולים תלוי בעיקר במישור ההארקה ובגיאומטריית הרדיאטור. אנטנות אלו נמצאות בשימוש נרחב בתחומים שונים כמו מדעי החלל, טכנולוגיית מכ'ם, מערכות תקשורת אלחוטיות ומחקר ביו-רפואי בגלל יתרונות רבים כמו פחות עלות, פרופיל נמוך, קל משקל, ייצור קל ושילוב באמצעות מכשירים פעילים אחרים. הנה שאלה בשבילך, מהי אנטנה דיפולית?