אנטנת לולאה: עיצוב, עבודה, סוגים, דפוס קרינה ויישומיה

אנטנה היא מבנה אווירי או מתכתי הממיר זרם חשמלי לגלים EM (אלקטרומגנטיים). אלה משמשים בעיקר לשידור וקבלה של שדות אלקטרומגנטיים בלתי מייננים, הכוללים גלי מיקרוגל, גלי רדיו, קרינת IR ואור נראה. אנטנות זמינות בסוגים, גדלים וצורות שונות. אנטנות קטנות משמשות על גג הבית שלך לצפייה בטלוויזיה ואילו אנטנות גדולות משמשות ללכידת אותות מ לוויינים . באופן דומה, אנטנת לולאה בתקשורת רדיו היא מתמר פופולרי מאוד בגלל המאפיינים הייחודיים שלה כמו גם היישומים הרב-תכליתיים שלה. על ידי הכרת המושגים הבסיסיים של האנטנה הזו וגם היתרונות, נוכל לדעת את המשמעות שלהם בתוך מערכות תקשורת מודרניות. אז, מאמר זה מספק מידע קצר על אנטנת לולאה , הסוגים שלהם, העבודה והיישומים שלהם.

מהי אנטנה לולאה?

הגדרה של אנטנת לולאה היא; סוג של אנטנת רדיו שנוצרת עם סליל של חוט או לולאה על ידי כיפוף לצורת לולאה. הלולאה של אנטנה זו נושאת זרם בתדר רדיו. הלולאה של האנטנה יכולה להשתנות בצורה, בגודל ובכיוון המשפיעים על ביצועי האנטנה. ה סמל אנטנת לולאה מוצג להלן.

יעילות אנטנת הלולאה נקבעת בעיקר על ידי מידותיה ותדירות הפעולה. סוגים קטנים יותר רגישים, במיוחד למרכיב המגנטי של השדה האלקטרומגנטי, ולכן אנטנות אלו ידועות כאנטנות לולאה מגנטיות. המאפיין של אנטנה זו יהפוך אותם לפגיעים פחות להפרעות ולרעשים חשמליים, ולכן הוא מועיל מאוד עבור יישומים כמו תקשורת רדיו חובבים וקליטה של ​​רדיו גלים קצרים.

עיצוב ועבודה של אנטנת לולאה

אנטנה זו מעוצבת עם סליל הנושא זרם בתדר רדיו. לולאה זו עשויה להיות בכל צורה על ידי כיפוף החוט לצורות שונות, כך צורות אנטנת לולאה הם; מלבני, עגול, מרובע, משושה או משולש על בסיס הנוחות של המעצב. הזרם בכל אנטנה זו יהיה בפאזה והשדה המגנטי מאונך ללולאה השלמה הנושאת את הזרם.

אנטנות אלו פועלות בדרך כלל על סמך ה השראות אלקטרומגנטית עיקרון שמשמעותו בכל פעם שקיימת אנרגיית RF אז היא מייצרת שדה מגנטי לסירוגין, אשר בתורו משרה זרם בתוך הלולאה, ובכך מאפשר שידור (או) קליטה של ​​אותות. הזרם בתוך הלולאה יצור שדה חשמלי הפולט אנרגיה כמו גל אלקטרומגנטי על ידי מתן אפשרות לתקשורת רדיו. ה תדר אנטנת לולאה נע בין 300MHz - 3GHz. ניתן לשפר את ביצועי האנטנה הזו באמצעות אמצעים רבים כמו שיפורים בתוך צורת האנטנה וחומר הבנייה של הלולאה.

מאפייני אנטנת לולאה זהים למונופולים ודיפולים בכך שהם זולים וקלים מאוד לבנייה. אנטנות אלו זמינות בצורות שונות אם כי המאפיינים הבסיסיים של דפוס הקרינה אינם תלויים בעיקר בצורת הלולאה. בדומה לאורך החשמל של מונופולים ודיפולים משפיע על יעילות האנטנה, הגודל החשמלי של הלולאה יקבע את יעילות האנטנה.

סוגי אנטנות לולאה

ישנם סוגים שונים של אנטנות לולאה המבוססות על גורמים שונים כמו; גודל הלולאה, התצורה והכיוון הנידונים להלן.

אנטנות לולאה קטנות

סוגים קטנים או מגנטיים

בעלי היקף קטן יותר שהוא < 1/10 מאורך הגל של תדר ההפעלה. אלה סוגי אנטנות הם מאוד קומפקטיים, ולכן משמשים ביישומים ניידים והתקנות עם שטח מוגבל. אנטנות אלו יכולות לתת ביצועים טובים למרות גודלן הזעיר; רווח, ויעילות קרינה ובמיוחד כאשר מכוונים דרך קבל.

אלה משמשות בעיקר כאנטנות קליטה, אם כי לפעמים אלה משמשות לשידור לעתים רחוקות למרות הירידה ביעילותן ולולאות היקפות קטנות יותר. הדוגמה הטובה ביותר לאנטנת לולאה קטנה יותר היא אנטנת פריט או אנטנת לולאה המשמשת כמעט במכשירי רדיו שידור AM. דפוס הקרינה של אנטנות אלו הוא הגבוה ביותר בכיוונים במישור הלולאה, ולכן הוא מאונך למקסימום של לולאות גדולות.

אנטנות לולאה גדולות

אנטנות אלו ידועות גם בתור לולאות גל מלא או אנטנות לולאה תהודה עצמית כאשר לאנטנות אלו יש היקף של יותר מ-1/10 מתדר ההפעלה. אֹרֶך גַל . אנטנות אלו יעילות מאוד בהשוואה לסוגים אחרים של אנטנות מבחינת שידור וקבלה כאחד. לאנטנות אלו יש רווח גבוה יותר בהשוואה לאנטנות לולאה קטנות.

אז אלה יכולים לשמש ביישומים שונים כמו; איתור כיווני רדיו, אסטרונומיה רדיו ותקשורת למרחקים ארוכים. תבנית הקרינה של אנטנה זו היא תבנית קרינה דו-אונה בפתחן, מגיעה לשיא בשני הכיוונים ותהודות הגל המלא מאונכות למישור הלולאה.

אנטנות לולאה רב-פניות

לאנטנות אלו יש סיבובים שונים של תיל (או) חומר מוליך אחר אשר מגדיל את האזור היעיל של הלולאה. לאנטנות אלו יש שיפור והתנגדות קרינה גבוהה יותר בהשוואה ללולאות מבוססות סיבוב בודד. אנטנות אלו משמשות ביישומים שונים כמו; מציאת כיוון רדיו, תקשורת בתדר נמוך וחישת שדה מגנטי.

אנטנות לולאה אופקיות

אנטנת הלולאה המכוונת אופקית ידועה כאנטנת לולאה אופקית. סוגים אלו של אנטנות נקראים גם אנטנות גלי שמיים המשמשות בדרך כלל לתקשורת ארוכת טווח בגלל יכולתן ללכוד אותות המשתקפים מהיונוספירה.

אנטנות לולאה אנכיות

אנטנת הלולאה המכוונת אנכית ידועה כאנטנת לולאה אנכית. אנטנות אלו יעילות מאוד בזמן לכידת אותות גלי קרקע. סוגים אלה של אנטנות משמשים לעתים קרובות למציאת כיוון ותקשורת לטווח קצר.

דפוס קרינה

ה דפוס קרינה של אנטנת הלולאה מוצג להלן. תבנית הקרינה של אנטנה זו דומה לאופקי קצר אנטנת דיפול . באיור הבא, דפוסי קרינה עבור זוויות לולאה שונות מוצגות בצורה ברורה מאוד. הקווים המשיקים באפס מעלות מצביעים על קיטוב אנכי בעוד שהקו ב-90° מצביע על קיטוב אופקי.

ה קיטוב של אנטנת הלולאה מקוטב אופקית או אנכית בהתבסס על מיקום ההזנה. הקיטוב האופקי מצוין באמצע הצד האופקי ואילו הקיטוב האנכי מצוין באמצע הצד האנכי בהתבסס על צורת האנטנה. באופן כללי, אנטנת לולאה קטנה היא אנטנת לולאה מקוטבת ליניארית, כך שבכל פעם שהאנטנה הזו ממוקמת על גבי מקלט נייד שבו ה-o/p של המקלט מחובר ישירות למטר אז היא הופכת למחפש כיוונים גדול.

יתרונות וחסרונות

ה היתרונות של אנטנות לולאה כלול את הבאים.

• גודל אנטנת לולאה הוא קומפקטי ופשוט לעיצוב המאפשר גמישות וניידות במיקום.
• אלה בעלות נמוכה ולא פשוט מבוטלים עם תנועות ידיים.
• אלה מסוגלים לפעול ליד סוגים אחרים של אנטנות ללא הפרעות.
• אנטנות אלו הן קלות משקל.
• זה מתאים ליישומים ניידים כמו איתור כיוון וכו'.
• אנטנות אלו זמינות בזנים שונים כמו; אנטנת Adcock, אנטנת עלה תלתן, לולאה אלפורד, אנטנת בליני-טוסי ועוד רבים.
• לאנטנות אלו יש לולאות זעירות במיוחד המספקות יתרונות מרכזיים רבים בתקשורת רדיו שכן הן מפגינות רעש שדה חשמלי נמוך והופכות אותן למצטיינות לשימוש במקומות עם הפרעות גבוהות.
• אנטנות אלו מציגות דפוסי קרינה כיוונית ומסייעות מאוד במצבים מסוימים.
• לולאה קטנה של אנטנה זו משמשת בדרך כלל כדיפול מגנטי.
• לאנטנה זו תכונות כיווניות.
• באנטנה זו, ה-EMF המושרה סביב לולאת האנטנה חייב להיות שווה ערך לשונות בין שני הפנים האנכיים בלבד.
• תבנית הקרינה של אנטנה זו אינה תלויה בצורת הלולאה.
• הזרמים נמצאים בשלבים ובגדלים דומים בכל הלולאה של האנטנה.

ה חסרונות של אנטנת לולאה  כלול את הבאים.

• יעילות השידור של הלולאה של האנטנה גרועה ביותר.
• אנטנה זו אינה מתאימה לתדרים גבוהים.
• שני האפסים של התבנית של האנטנה הזו יכולים לגרום ל-180 מעלות של אי בהירות.
• לאנטנות אלו יש רווח גרוע, קשה לכוונן והן בפס צר במיוחד.
• יש להם ניידות מופחתת.
• אנטנות לולאה כממצאי כיוונים אינן מסוגלות להבחין בין מיסב משדר מרוחק לבין המיסב ההדדי שלו
• היעילות של אנטנות עם לולאות קטנות היא ירודה, ולכן אלה משמשות בתדרים נמוכים יותר כאנטנות קליטה.
• לאנטנות עם לולאות קטנות יש ערכי התנגדות קרינה נמוכים במיוחד, ולכן יש אובדן כוח בצורת חום בגלל רמת זרימת הזרם הגבוהה.

יישומים/שימושים

השימושים או היישומים של אנטנות לולאה כוללים את הדברים הבאים.

• אנטנות אלה משמשות באלחוט מערכות תקשורת כמו רשתות חיישנים אלחוטיות (WSNs), העברת חשמל אלחוטית (WPT) מערכות & RFID מערכות.
• אנטנות אלו משמשות בספקטרום רחב של יישומים.
• אלה משמשים במערכות מקלטי שידור ועבור רדיו AM, הם משמשים כאנטנות מובנות.
• אנטנות לולאה גדולות משמשות בציוד איתור כיוון במקלטי מטוסים ובמערכות RFID בתדר נמוך.
• אלה משמשים במקלטי HF, MF וגל קצר.
• אנטנות אלו משמשות בתוך משדרי UHF.
• אנטנות אלו משמשות לקליטת גלים בתדר גבוה בתוך מקלטי רדיו.
• אלה משמשים עבור קליטת אות השידור בתוך רצועות הגלים הארוכים והגל הבינוני.
• אנטנות אלו פופולריות מאוד בקהילת הרדיו החובבים לשימוש ברצועה בתדר גבוה.
• אנטנות אלו משמשות בהתקנים אלחוטיים לטווח קצר ומערכות RFID עם הגידול בתקשורת האלחוטית & האינטרנט של הדברים (IoT).

לפיכך, זהו סקירה כללית של אנטנת הלולאה , עבודה, סוגים, יתרונות, חסרונות ויישומיו. אנטנות אלו הן התקני תקשורת רדיו גמישים הידועים היטב בתכונות הכיווניות שלהם, הרבגוניות, העמידות בפני הפרעות חשמליות וגודלם הקומפקטי. אנטנות אלו פועלות על בסיס אינדוקציה אלקטרומגנטית ומשמשות במערכות תקשורת מודרניות, תקשורת רדיו, מציאת גילוי רדיו, קליטת רדיו עם גלים קצרים ועוד. הנה שאלה עבורכם, מהי אנטנה דיפולית?