Новенькому об основах в области экстремальных и чрезвычайных ситуаций, выживания, туризма. Также полезно рыбакам, охотникам и другим любителям природы и активного отдыха.
суббота, 19 декабря 2020 г.
Как работает антенна ординарными словами
Антенна — устройство, созданное для излучения либо приёма радиоволн. Т.е. антенна модифицирующее колебания электрического тока в волну электромагнитного поля (радиоволну) и назад.
Переменный ток, как понятно, меняет свою полярность с некой частотой, выражаемая в Герцах (Гц). К примеру, Си-Би радиостанции работают в спектре 27 МГц (мгц), т.е. 27 миллионов раз за секунду полярность (+/-) у него изменяются местами. Соответственно 27 миллионов раз за секунду электроны в кабеле бегут то слева на право, то справа влево. Беря во внимание, что электроны бегают со скоростью света 300 миллионов метров за секунду, то для частоты 27 МГц до смены полярности тока они успевают пробежать только 11 метров (300/27), а позже ворачиваются назад.
Длина волны — расстояние, которое пробегают электроны до того времени, пока их потянет назад сменившейся полярностью источника.
Если к выходу радиостанции подключить кусочек провода, другой конец которого просто висит в воздухе, то в нём и будут бегать электроны. Бегающие электроны делают вокруг проводника магнитное поле, а на его конце электростатический потенциал, которые будут изменяться с частотой, на которой работает радиостанция, другими словами провод создаст радиоволну .
| Анимационная схема дипольной антенны, излучающая радиоволны |
Малое расстояние, которое должны пробегать электроны, что бы шло действенное преобразование переменного тока в радиоволну и радиоволны в ток равно 1/2 длины волны .
Так как хоть какой источник тока (напряжения) имеет два вывода, то выходит малая действенная антенна состоит из 2-ух кусков провода длиной по 1/4 длины волны (1/2 разделять на 2), при всем этом один кусочек провода подключен к одному выводу источника (выходу радиостанции), другой в к другому выводу.
Один из проводников именуют " излучающим " и подключают к центральной жиле кабеля, другой " противовесом " и подключают к оплётке кабеля.
Если расположить 2 кусочка провода каждый длиной 1/4 длины волны, один над другим, сопротивление таковой антенны будет приблизительно 75 Ом, не считая того, она будет симметричная, другими словами впрямую коаксиальным (не симметричным) кабелем её подключать не очень не плохая мысль.
В укороченных антеннах часть провода скручивается в катушку. Т.е., к примеру, для Си-Би радиостанций длина штыря равна 1/4 длины волны (2 метра 75 см на 27МГц), а длина штыря всего 2 метра, остаток находится в катушке, которая спрятана от непогодицы в основании антенны.
Для штыря на машине — штырь это "излучатель", а кузов машины — это "противовес".
Провода короче либо длиннее 1/4 длины волны будут владеть другим волновым сопротивлением. Если провода короче, то электроны будут успевать добежать до конца провода и желать бежать далее, до того как их потянет назад, соответственно они уткнуться в конец провода, усвоют что там обрыв, другими словами огромное, нескончаемое сопротивление и сопротивление всей антенны будет огромным, тем больше, чем провод короче. Очень длиннющий провод тоже будет работать не верно, его сопротивление тоже будет выше, чем необходимо.
Электрически маленькую антенну выполнить действенной нереально, она всегда проиграет электрической длине 1/4, электрически длинноватая антенна просит согласования по сопротивлению.
Разница "электрически недлинной" от "на физическом уровне недлинной" в том, что можно скрутить в катушку провод достаточной длины, при всем этом на физическом уровне катушка будет не таковой длинноватой. Такая антенна будет довольно эффективна, но на малом числе каналов и в любом случае проиграет штырю длиной 1/4 длины волны.
Ещё принципиально осознавать, что от того, под каким углом друг к другу находятся проводники антенны, излучатель и противовес, тоже зависит не маленькое — её направленность (направление её излучения) и её волновое сопротивление.
Так же есть такое явление как коэффициент укорочения антенны . Это явление связано с тем, что проводники имеют толщину, а конец проводника ёмкость к окружающему месту. Чем толще проводник антенны и чем выше частота на которой должна работать антенна, тем больше укорочение. Так же чем толще проводник из которого изготовлена антенна, тем она широкополоснее (больше каналов перекрывает).
Некоторые антенны соединяются с радиостанцией впрямую, а некоторые — при помощи кабеля, который именуется фидером . Кабели бывают различного волнового сопротивления и разной конструкции.
Не надо путать волновое сопротивление и омическое. Если тестером померить сопротивление кабеля то тестер покажет 1 Ом, хотя волновое сопротивление у этого кабеля может быть 75 Ом.
Волновое сопротивление коаксиального кабеля находится в зависимости от соотношения поперечников внутреннего проводника и наружного проводника (у кабеля с волновым сопротивлением 50 Ом центральная жила толще чем у 75-ти Омного кабеля такого же наружного поперечника).
- с горизонтальной поляризацией — проводники антенны размещен горизонтально
- с вертикальной поляризацией — проводники размещены вертикально
- направленные — когда излучение и приём волн идёт в некотором одном либо нескольких направлениях.
- не направленные (с радиальный диаграммой направленности) — когда радиоволны излучаются и принимаются умеренно со всех направлений.
Пример: вертикальный штырь имеет радиальную диаграмму направленности в горизонтальной плоскости, другими словами идиентично испускает и воспринимает радиоволны от источников вокруг себя.
Для более подробного осознания работы антенны рекомендую ознакомиться с книжками К.Ротхаммель "Антенны". Они выдержали не одно переиздание.
Также следует направить внимание что расчёты ориентировочные. Они могут отличаться от типов антенн. И особенностей распространения радиоволн: их поглощение, переотражение от предметов и слоев атмосферы и т.д. И на различных частотах их распространение идет по различному.
- Длина волны = 300 / частота канала связи
- Малая длина действенной антенны = длина волны / 2
Пример для 144 МГц:
300 / 144 = 2 метра 8 сантиметра длина волны.
Вся антенна для действенной работы обязана иметь длину 1 метр 4 сантиметра, соответственно излучающий проводник (либо противовес) обязаны иметь длину 52 сантиметра.
Пример для 466 МГц:
300 / 433 = 69 сантиметра длина волны.
Вся антенна для действенной работы обязана иметь длину 34 сантиметра, соответственно излучающий проводник (либо противовес) обязаны иметь длину 17 сантиметра.
