אנטנה היא מכשיר מתכתי המשמש לשידור וקליטת אותות אלקטרומגנטיים רדיו, כאשר האותות הללו מייצגים מידע מסוים. מכשירי רדיו מיועדים בעיקר לתקשורת אלחוטית לשידור אותות מיקרוגל וגם רדיו. באופן כללי, אנטנות זמינות בגדלים וצורות שונות. ישנן סיבות רבות להשתמש באנטנות, אך הסיבה העיקרית היא לספק דרך פשוטה לשדר אותות או נתונים. יש הבדל סוגי אנטנות זמין כמו יאגי אודה , צמצם, רפלקטור, אנטנת תיל, ועוד רבים. מאמר זה דן באחד מסוגי האנטנות כמו אנטנת חוט - עבודה עם אפליקציות.
הגדרת אנטנת חוט
אנטנת תיל היא סוג של אנטנת רדיו הכוללת חוט ארוך תלוי מעל הקרקע. החוט באנטנה קולט את האותות ומקרין אותם הלאה. באנטנה זו, אורך אנטנת החוט אינו קשור לאורך הגל שלו. החוט פשוט מחובר למשדר או למקלט דרך הטיונר של אנטנה כדי לשדר או לקלוט את האותות. אנטנות אלו ידועות בשל קלות ההתקנה והניידות שלהן. תרשים אנטנת החוט מוצג להלן.
עיצוב אנטנת חוט
בניית אנטנות עם חוטים ארוכים היא פשוטה מכיוון שאורכה של אנטנת חוט זו הוא כפול של λ/2. בדרך כלל, האנטנות בעלות אורך λ/2 או λ/4 ידועות בשם אנטנה דיפול חצי גל . אבל אנטנה שאורכה גדול מ-λ/2 ידועה בשם a אנטנת חוט ארוך . אז אורך של אנטנה עם חוט ארוך נחשב ככפול של חצי אורך גל. אז, אורך האנטנה עם חוט ארוך ניתן כ- (L = n λ/2).
החוטים האלה מסודרים אנכית או אופקית, אבל הכיוון לפעמים מרושל ביחס לקרקע. הגירוי החיצוני לאנטנה זו מסופק לאורך קווי הזנה כאשר קו ההזנה מסופק פשוט בקצה, במרכז או בכל מקום באמצע אורך החוט.
כאן הקיטוב של אנטנת החוט מוצג על ידי כיוון האנטנה ביחס לקרקע. מיקום נקודת ההזנה מייצג את כיוון האונה. במבנה אנטנת חוט פשוט זה, חוט מוליך פשוט מחובר מקצה לקצה בין תחנות שידור וקבלה. אז, חיבור החוט הארוך הישיר בין שני הקצוות יאפשר את האות מתחנת המשדר ויקרין את האות כך שניתן יהיה להשיג אותו בקצה הנותר.
איך עובדת אנטנת חוט?
האנטנה עם חוט ארוך היא שילוב של כמה דיפולים של חצי גל; אז עקרון הפעולה שלו זהה לאנטנה דיפול חצי גל. אז אורך האנטנות הללו גדול יותר בהשוואה לחצי אורך הגל. לכן, כאשר חוט מוליך ארוך פשוט מתרגש ממתח הכניסה, לאחר מכן נושאי המטען ייסחפו על סמך מחצית מהאות המופעל. אם המחצית הראשונה של האות מופעל, אזי נושאי המטען יחוו כוח משיכה ואילו אם נעשה שימוש בחצי מחזור שלילי, אזי נושאי המטען יחוו דחייה. אז הפעולה המצטברת של נושא המטען הזה במוליך מייצרת שדה חשמלי לא יציב. לכן האות מוקרן בצורה זו בקצה השני דרך אנטנת החוט הארוכה.
האנטנה עם חוט ארוך יותר בהשוואה לחצי אורך גל. כאשר אורך אנטנת החוט הארוך גדל, אזי גם הכיוון ישתפר. זה בולט במקרה של אנטנה עם חוט ארוך כלומר; עבור תדירות הפעולה הנמוכה ביותר, בדרך כלל, האורך נחשב כחצי אורך גל ובסוף האכלה חיצונית מסופקת.
סוגי אנטנות תיל
אנטנות אלו מסווגות לסוגים שונים וכל סוג נדון להלן.
אנטנה דיפול קצרה
הצורה הפשוטה של אנטנת תיל היא אנטנה דיפול קצר. זהו מעגל פתוח שבו האות או הנתונים מוזנים בתוך המרכז. באנטנה זו, המונח 'קצר' אינו מתייחס לגודל האנטנה אלא בעצם, זהו אורך הגל היחסי. לאנטנה זו יש שני קצוות שבהם קצה אחד פתוח במעגל והקצה הנותר מוזן ממקור AC. טווח התדרים של אנטנה זו נע בין 3KHz – 30MHz, כך שהיא משמשת בעיקר במקלטי תדר נמוך.
אנטנה דיפול
אנטנת הדיפול היא אחת הצורות המשמעותיות ביותר של אנטנת RF הכוללת חוט מוליך חשמלי, אחרת מוט במחצית האורך של אורך הגל המקסימלי המועדף. החוט או המוט מחולקים במרכז דרך מבודד שבו כל קצה במרכז מחובר פשוט לקו ההזנה דרך באלון בדרך כלל לכבל קואקסיאלי.
אנטנות אלו נמצאות בשימוש נרחב בתקשורת רדיו שונה. אנטנה זו היא פשוטה מאוד לתכנון והיא פועלת בקטעים בתדר גבוה, בתדר גבוה מאוד ובמקטעים בתדר גבוה במיוחד של ספקטרום ה-RF. אנא עיין בקישור זה כדי לדעת יותר על אנטנה דיפול .
אנטנה לולאה
אנטנת לולאה היא סוג אחד של אנטנת תיל שמקבלת אותות רדיו בצורה יעילה יותר בהשוואה לאנטנות אחרות. אלה נחשבות לאנטנות יעילות יותר מאנטנות אחרות מכיוון שהן משתמשות בפחות חשמל ועובדות עם מגוון רחב של תדרים (300 מגה-הרץ עד 3 גיגה-הרץ). הביצועים של אנטנה זו תלויים בעיקר בגורמים שונים כמו עיצוב, מיקום וכו'.
באנטנות לולאה, כיפוף החוטים יכול ליצור צורות שונות כמו מעגליות, משולשות, מלבניות ואליפטיות. אנטנות אלו הן פשוטות מאוד, תכליתיות וזולות, ולכן משמשות במגוון רחב של יישומים המשמשים בהתקני RFID לזיהוי מיקום המשדר, משמשים כשדרי UHF, משמשים לקליטת גלי HF בתוך מקלטי רדיו וכו'.
אנטנת חצי גל דיפול
סוג של אנטנה דיפול שאורך הדיפול הוא מחצית מאורך הגל שלו בתדר ההפעלה נקרא אנטנת חצי גל דיפול. זוהי אנטנת דיפול מפורסמת מאוד אשר ידועה לפעמים גם כאנטנת הרץ.
לאנטנה זו מבנה תהודה פשוט ליישומי שידור וקבלה. אלו הם אלמנטים בסיסיים בכל צורות האנטנה מכיוון שאנטנות אלו עוזרות לעצב אנטנות מורכבות שונות. טווח תדרי הפעולה של אנטנה זו הוא בין 3 קילו-הרץ - 300 גיגה-הרץ.
אנטנות דיפול חצי גל משמשות בעיקר במקלטי רדיו וטלוויזיה. כאשר משתמשים באנטנות אלו עם סוג אחר של אנטנה, היא מציגה ביצועים יוצאי דופן.
אנטנה דיפול מקופלת
אנטנה דיפול מקופל היא סוג אחד של אנטנה הכוללת שני מוליכים. מוליכים אלה פשוט מחוברים משני צדדים ומקופלים לצורת צורה גלילית סגורה. אורך הדיפול הוא מחצית מאורך הגל. לפיכך, היא ידועה כאנטנה דיפול מקופלת חצי גל. טווח התדרים של אנטנת דיפול מקופלת זו נע בין 3 KHz ל- 300 GHz והיא המשמשת ביותר על ידי מקלטי טלוויזיה.
אנטנה מונופול
אנטנה מונופול היא אנטנת שידור רדיו הכוללת מוליך בודד המוזן בדרך כלל בבסיס אנטנה דרך מקור מתח. אנטנה זו היא אנטנה פשוטה מאוד עם חוט יחיד, שבדרך כלל מותקנת בצורה אנכית ומשמשת בדרך כלל גם לשידור וגם לקליטת אותות. אז אלה משמשים למטרות שידור או תקשורת. אנטנות מונופול פועלות בפסי RFID נמוכים יותר (2.2 עד 2.6 גיגה-הרץ), פסי RFID בינוניים (5.3- עד 6.8 גיגה-הרץ), ורצועות RFID עליונות (8.7 עד 9.5 גיגה-הרץ).
אנטנה סלילנית
אנטנה סליל היא סוג אחד של אנטנת חוט המכונה גם אנטנת סליל מכיוון שצורתה של אנטנה זו היא סליל. טווח התדרים של אנטנה זו הוא כ 30MHz - 3GHz. אז האנטנה הסלילית הזו עובדת בטווח של VHF ו-UHF.
אנטנה סלילנית משמשת לשידור וקבלה של אותות VHF, משמשת לתקשורת לוויינית וחללית, ולאסטרונומיה רדיו, היא מייצרת תקשורת בין הירח לכדור הארץ. אנא עיין בקישור זה כדי לדעת יותר על אנטנה סלילנית .
דיפולים בפס רחב
אנטנת דיפול פס רחב היא סוג אחד של אנטנת תיל שפשוט מספקת ביצועים יוצאי דופן עבור מעגלים בטווח קצר עד בינוני בעיקר. עבור מעגלים מבוססי תקשורת קצרי טווח בתדרים נמוכים יותר, לדפוס הקרינה של אנטנה זו יש זווית המראה גבוהה. באופן דומה, עבור מעגלים מבוססי תקשורת לטווח בינוני בתדרים גבוהים יותר, לדפוס הקרינה של אנטנה זו יש זוויות המראה נמוכות יותר.
אנטנת עלה תלתן
אנטנת עלה תלתן היא סוג אחד של אנטנת תיל שמקוטבת בצורה מעגלית ודפוס הקרינה של אנטנה זו זהה לאנטנה דיפולית. אנטנה זו כוללת בעיקר מינימום של 3 או 4 מסגרות המחוברות במקביל וגם מעוותות בצורה מסוימת כדי לקבל קיטוב מעגלי.
רווח של אנטנת חוט
ה רווח אנטנה היא היכולת של האנטנה לפלוט פחות או יותר בכל כיוון בהשוואה לאנטנה תיאורטית. רווח זה פשוט מציין כמה חזקה יכולה אנטנה לשדר או לקבל אות בכיוון מסוים. הרווח של אנטנת החוט הוא;
עבור הדיפול הקצר הוא 1.5 (1.76 dBi) & עבור
דיפול חצי הגל, הוא עולה ל-1.64 (2.15 dBi). לחץ כאן כדי לדעת יותר על רווח אנטנה.
יתרונות וחסרונות
ה היתרונות של אנטנות תיל כלול את הבאים.
- הבנייה של אנטנה זו היא פשוטה
- אנטנות אלו מספקות רווח וכיווניות משביעות רצון.
- לאנטנות אלו יש תבניות כיווניות חדות.
- אלה לא יקרים.
- בזוויות אנכיות נמוכות, הוא פשוט מתמקד בקרינה
- הם מקרינים בכל טווח תדרים שאורכם הכולל אינו מתחת ל- λ/2.
ה חסרונות של אנטנות תיל כלול את הבאים.
- בתדרים נמוכים, אנטנת הדיפול מציגה גודל גדול.
- לאנטנות לולאה יש רווח גרוע, קשה לכוונן והן צר פס במיוחד.
- גודל האנטנות הסליליות הוא מגושם והן ניתנות לביטול בקלות רבה על ידי עצמים קרובים.
- אנטנות תיל זקוקות למערכת התאמה מתאימה כדי לקבל תוצאות טובות יותר.
- אנטנות אלו זקוקות למערכת תואמת או ליחידת טיונר.
יישומים
ה יישומים של אנטנות תיל כלול את הבאים.
- אנטנות תיל משמשות באופן נרחב כאנטנות קליטה ברצועות הגל הקצר, הגל הבינוני והגל הארוך.
- אנטנות אלו משמשות בתקשורת מנקודה לנקודה למרחקים ארוכים בגלל המבנה הפשוט שלהן.
- אנטנות אלו משמשות בספינות, אומנות חלל, בניינים, מכוניות, לוויינים, טילים, תקשורת במיקרוגל ויישומי רווח גבוה מאוד.
לפיכך, זוהי סקירה כללית של חוט אנטנות - עובדות עם יישומים. דוגמאות אנטנות חוט הן; אנטנת דיפול, אנטנת סליל, אנטנת מונופול ואנטנת לולאה. הנה שאלה בשבילך, מה תפקידה של אנטנה?
