Yüksek kazançlı anten
Antenler gerçekte nasıl çalışır?
2021-9-16 www.whwireless.com
Okumayı bitirmek için tahmini 8 dakika
Antenler telekomünikasyonda, örneğin radyo iletişiminde, radyo ve televizyonda yaygın olarak kullanılmaktadır.
Antenler elektromanyetik dalgaları alır ve bunları elektrik sinyallerine dönüştürür veya elektrik sinyallerini alıp elektromanyetik dalgalar olarak yayar.
Bu yazıda, arkasındaki bilime bir göz atalım antenler.
Bir elektrik sinyalimiz varsa, onu nasıl elektromanyetik dalgaya dönüştürürüz?
Aklınızda muhtemelen basit bir cevap var: bu, elektromanyetik indüksiyon ilkesinin yardımıyla, dalgalı bir manyetik alan ve çevresinde bir elektrik alanı oluşturabilecek kapalı bir tel kullanmaktır.
Ancak kaynağın etrafındaki bu dalgalı alan, sinyalin iletilmesinde hiçbir işe yaramaz.
Burada elektromanyetik alan yayılmaz, sadece dalgalanır.
Bir antende, kaynağın etrafındaki elektromanyetik dalgaların kaynaktan ayrılması ve yayılması gerekir.
Bir antenin nasıl yapılacağına bakmadan önce, bir antenin fiziğini anlayalım.
Dalga ayrımı, pozitif bir yükün ve bir negatif yükün yerleşimini dikkate alır. Birbirine çok yakın olan bu yük çiftine dipol denir ve şemada gösterildiği gibi açıkça bir elektrik alanı üretirler.
Bu yüklerin gösterildiği gibi olduğunu, yollarının orta noktasında salınım yaptığını varsayarsak, hız maksimuma ulaşacak ve yollarının sonunda hız sıfır olacak ve hızdaki değişim nedeniyle yüklü parçacıklar art arda yaşayacaktır. hızlanmalar ve yavaşlamalar.
Şimdiki zorluk, bu hareket nedeniyle elektromanyetik alanın nasıl değişeceğini bulmaktır.
Sekizde bir zaman periyodundan sonra sıfır zamanında oluşan dalganın önünde genişleyen ve deforme olan sadece bir elektrik alan çizgisine odaklanalım.
Şemada gösterildiği gibi.
Aşağıda gösterildiği gibi bu konumda basit bir elektrik alanının gösterilmesini beklemek sizi şaşırtabilir.
Elektrik alanı neden bunun gibi bir elektrik alanı oluşturmak için genişler?
Bunun nedeni, hızlanan veya yavaşlayan yüklerin bir miktar elektrik alan hafıza etkisi oluşturması ve eski elektrik alanının yeni elektrik alanına kolayca adapte olmamasıdır. Bu bellek etkisi elektrik alanını veya bükülme tarafından üretilen hızlanan veya yavaşlayan yükleri anlamamız biraz zaman alacaktır.
Bu ilginç konuyu başka bir makalede daha ayrıntılı olarak tartışacağız.
Analize aynı şekilde devam edersek çeyrek zaman diliminde dalga cephesinin bir noktada buluştuğunu görebiliriz.
Bundan sonra dalga cepheleri ayrılır ve yayılır.
Bu değişen elektrik alanının otomatik olarak onun değişimine dik bir manyetik alan oluşturduğuna dikkat edin.
Elektrik alan kuvvetinin mesafeyle değişimini çizerseniz, dalga yayılımının özünde sinüzoidal olduğunu görebilirsiniz.
Ortaya çıkan yayılma dalga boyunun, dalga boyunun tam olarak iki katı olduğunu belirtmek ilginçtir. dipol.
Bir antende tam olarak ihtiyacımız olan şey bu; kısacası, salınan pozitif ve negatif yükleri sıralayabilirsek, bir anten yapabiliriz.
Pratikte, bu salınım yükü, merkezde bükülmüş bir iletken çubuk alıp merkeze bir voltaj sinyali uygulayarak kolayca üretilebilir, bunun zamanla değişen bir sinyal olduğunu varsayarak, voltaj nedeniyle 0 anında elektronun hareket edeceği bir durumu düşünün. dipolün sağ tarafında ve sol tarafında toplanacaktır.
Bu, kaybeden elektronun diğer ucunun otomatik olarak pozitif olarak yükleneceği anlamına gelir.
Bu düzenleme, önceki dipol şarj durumu ile aynı etkiyi üretir, yani telin ucunda pozitif ve negatif bir yük vardır ve voltaj zamanla değiştikçe pozitif ve negatif yükler ileri geri hareket ederek dalga yayılımı üretir.
şimdi nasıl yapıldığını gördük anten verici olarak çalışırsa, iletilen sinyalin frekansı, uygulanan voltaj sinyalinin frekansı ile aynı olacaktır:
Yayılma, ışık hızında hareket ettiğinden, yayılmanın dalga boyunu kolayca hesaplayabiliriz.
mükemmel için aktarma , antenin uzunluğu dalga boyunun yarısı kadar olmalıdır. Antenin çalışması tersine çevrilebilir ve bir alıcı gibi çalışabilir.
Yayılan elektromanyetik alan ona çarparsa, aynı anteni tekrar kullanacağız ve o noktada bir elektrik alanı uygulayacağız, elektronlar çubuğun bir ucunda birikir, bu bir elektrik dipol ile aynıdır, uygulanan elektrik alan değiştiğinde diğer uçta biriken pozitif ve negatif yükler, değişen yük birikimi, antenin merkezinde değişen bir voltaj sinyalinin üretildiği anlamına gelir.
Bu voltaj sinyali çıkışıdır. anten alıcı olarak çalıştığında ve çıkış voltajı sinyalinin frekansı, alınan am dalgasının frekansı ile aynıdır.
Elektrik alan yapısından, istenen alımı elde etmek için antenin dalga boyunun yarısı kadar olması gerektiği açıktır.
Bütün bu tartışmada antenin bir açık devre olduğunu gördük, şimdi bazı gerçek antenlere ve nasıl çalıştıklarına bakalım.
Geçmişte, TV alıcısı, dipol alıcısı olarak renkli şeritli bir dipol alıcı anten kullanırdı. anten Bu anten ayrıca dipol üzerindeki sinyali toplamak için bir reflektöre ve kılavuza ihtiyaç duyuyordu, bu eksiksiz yapı Yagi-Uda anteni olarak biliniyordu.
NS dipol anten aldığı sinyali elektrik sinyaline dönüştürür ve bu elektrik sinyalleri koaksiyel kablo ile TV ünitesine iletilir.
Bugün iki ana bileşenden, parabolik reflektörden ve düşük gürültülü blok aşağı dönüştürücüden oluşan Dish TV antenine geçtik.
Paraboloid, uydudan gelen elektromanyetik sinyalleri alır ve bunları özel bir şekle sahip, özel ve hassas bir şekilde tasarlanmış lnbf'ye odaklar.
lnbf, bir besleme borusu, dalga kılavuzu, PCB ve sondadan oluşur.
Aşağıdaki şemada, gelen sinyalin besleme borusu ve dalga kılavuzu aracılığıyla proba nasıl odaklandığını görebilirsiniz.
Basit dipol durumunda gördüğümüz gibi, bir voltaj indüklenir ve bu şekilde üretilen voltaj sinyali, sinyal işleme için PCB'ye beslenir.
Örneğin sinyal yüksek frekanslardan alçak frekanslara filtre edilerek işlendikten sonra amplifiye edilir ve bu elektrik sinyali koaksiyel kablo ile TV ünitesine iletilir.
Bir Lnb'yi açarsanız, bir yerine iki prob bulmanız muhtemeldir, ikinci prob birinciye diktir, yani mevcut spektrum, yatay veya dikey polarizasyon göndererek iki kez kullanılabilir.
Bir prob yatay olarak polarize sinyali algılar ve diğeri dikey olarak polarize sinyali algılar.
Elinizde tuttuğunuz ahize, yama anteni adı verilen tamamen farklı bir anten türü kullanıyor. Bir yama anteni, ortasında bir dielektrik malzeme parçası olan bir zemin düzlemine yerleştirilmiş bir metal yama veya şeritten oluşur, burada metal yama ışıma elemanı olarak kullanılır ve metal yamanın uzunluğu, uygun dalga boyunun yarısı kadar olmalıdır. iletir ve alır.
Lütfen burada gösterdiğimiz yama antenlerinin açıklamasının çok basit olduğunu unutmayın.
