Monopoli-antenni: Suunnittelu, toiminta, tyypit ja sen sovellukset

Radiopioneeri nimeltä 'Guglielmo Marconi' keksi monopoliantennin vuonna 1895 ja patentoi vuoden 1896 ensimmäisten historiallisten radioviestintäkokeidensa aikana. Joten tämä antenni tunnetaan myös Marconi-antennina. Tämä on puolet a dipoliantenni sijoitettu johtavan maatason yläpuolelle. Joten neljännesaaltomonopoliantenni on yleisin tyyppi, jossa tämä antenni on noin 1/4 radioaaltojen aallonpituudesta. Nämä antennit käytetään Internet-verkoissa ja matkaviestinnässä. Joten tässä artikkelissa käsitellään yleiskatsausta a monopoliantenni – sovellusten parissa työskenteleminen.

Monopoli-antennin määritelmä

Eräs radioantennityyppi, joka sisältää suoran sauvan muotoisen johtimen, joka on asennettu kohtisuoraan maatason yläpuolelle, tunnetaan monopoliantennina. Tämä antenni on yksinkertainen ja yksilankainen antenni, jota käytetään pääasiassa sekä signaalien lähettämiseen että vastaanottamiseen ja jota käytetään laajalti langattomissa viestintäjärjestelmissä.

Monopoliantennissa johdinsauva toimii avoimena resonaattorina pääasiassa radioaalloille ja värähtelee seisomalla jännite- ja virtaaaltoja pitkin sen pituutta. Antennin pituus määritetään yksinkertaisesti halutun radioaallonpituuden mukaan. Monopoliantennin taajuusalue on 1,7-2 GHz ja keskimääräinen vahvistus 3,7 dBi.

Monopoli-antennisuunnittelu

Monopoliantenni on ½ (puolet) dipoliantennista, joka on melkein asennettu jonkin tyyppisen maatason päälle. Joten tämä antenni on asennettu äärettömälle maatasolle, jonka pituus on 'L' alla olevan kuvan mukaisesti. Kuvateorian mukaan kentät maatasolla löytyvät antennin kautta vapaasta tilasta, joka näkyy toisessa kaaviossa. Tämä on vain dipoliantenni, jossa on kaksi kertaa monopoliantennin L (pituus).

Ensimmäisessä kuvassa maatason kentät ovat yhtä suuret kuin kentät. Monopoliantennin kentät maatason alla tässä kuvassa ovat nolla. Monopoliantennin suuntaavuus liittyy suoraan dipoliantenniin. Jos dipoliantennin, jonka pituus on 2L, suuntaavuus on D1, niin monopoliantennin suuntaavuus pituudella 'L' on D1+3, mikä tarkoittaa, että monopoliantennin suuntaavuus on kaksinkertainen dipoliantennin suuntaavuuteen verrattuna. Pääsyy tähän on vain se, että maatason alla ei tapahdu säteilyä; näin ollen antenni kaksinkertaistuu tehokkaasti 'suuntaavaksi'.

Monopoli-antennin toimintaperiaate

Monopoliantennin toimintaperiaate on; kun teho syötetään monopoliin, se säteilee samalla tavalla kaikkiin antennin pituuteen nähden pystysuoraan sen maatason yläpuolelle, johon se on asennettu. Tämän antennin säteilykuvio on monisuuntainen, joten se säteilee vastaavalla teholla kaikkiin suuntiin suorassa kulmassa antenniin nähden. Antennilta tuleva säteilyteho muuttuu korkeuskulman myötä, kun säteily putoaa nollaan antennin akselin huipulla.

Monopoliantennin säteilykuvio

Säteilykuvio edustaa antennin aaltorintaman säteilyä tai vastaanottoa sen voimakkuuden määrittämiseksi, jotta antennin toiminta ja suuntaavuus voidaan tunnistaa helposti.

Kun antennista lähtee virtaa, sillä on vaikutusta kauko- ja lähikenttäalueisiin. Säteilykuvio voidaan piirtää graafisesti kulma- ja radiaalietäisyysfunktiona mistä tahansa antennista. Monopoliantennin säteilykuvio on esitetty alla.

Monopoliantennin säteilykuvio on ympärisuuntainen, joten se lähettää saman tehon kaikkiin monopoliantennin pystysuoraan suuntaan. Antennin säteilyteho muuttuu korkeuskulman mukaan pudottavan säteilyn myötä nollaan antennin akselin huipulla. Se säteilee pystysuunnassa polarisoituja radioaaltoja.

Yllä olevassa kaaviossa kolmen eripituisen monopoliantennikuvaajan pystysuorat säteilykuviot on asennettu täysin johtavan maan päälle.

Viivan säteittäinen etäisyys lähteestä missä tahansa korkeuskulmassa on yksinkertaisesti verrannollinen säteilytehon tiheyteen kyseisessä korkeudessa. Säteittäinen akseli on säädetty tehotiheyden sisällä, joka on suhteessa neljännesaallon monopoliin ja desibelien isotrooppiseen. Joten 0,25λ sinisen värin neljännesaallon monopoliaallon malli on yhtä suuri kuin dipoliantennikuvion korkeampi puolisko. 0,5λ vihreä puoliaaltomonopoli säteilee enemmän tehoa vaakasuuntiin. Monopoliantennin korkein vaakasuora säteily voidaan saavuttaa yksinkertaisesti punaisen väriaallon pituudella 0,625 λ:lla.

Säteilykuvio yli 0,5λ:n puoliaallonpituuksilla erottuu kahdeksi lohkoksi toisen kartiomaisen keilan kautta, joka on suunnattu taivaalle. Suurin 0,625 λ tapahtuu, koska korkeissa kulmissa kahden keilan käänteisvaiheinen säteily kumoaa suuremman tehon puristamisen pystysuuntaiseen keilaan.

Monopoli-antennityypit

On olemassa erilaisia ​​monopoliantenneja, kuten piiska-, kierukka-, kuminen satunnainen lanka, sateenvarjo, maston säteilijä, käänteinen-L, T-antenni, maataso, taitettu unipoli ja käänteinen-F, joita käsitellään alla.

Piiska-antenni

Piiska-antenni on eräänlainen monopoliantenni ja se on erittäin joustava, jotta se ei halkeile yksinkertaisesti. Tämän antennin nimi on johdettu piiskamaisesta liikkeestä, joka on kerran häiriintynyt. Tämä antenni sisältää yksinkertaisesti suoran joustavan sauvan tai langan ja tämän antennin pohja on yksinkertaisesti kytketty radiolähettimeen tai vastaanottimeen.

Kannettavia radioita varten nämä antennit on usein suunniteltu sarjaan lukittavia teleskooppisia metalliputkia, joten ne voidaan vetää takaisin, kun niitä ei käytetä. Pidemmät piiskat on suunniteltu pääasiassa asennettavaksi ajoneuvoihin sekä rakenteisiin, joissa on joustava lasikuitutanko, jonka pituus on noin lanka ja voi olla jopa 11 metriä pitkä. Tämän antennin täydellinen pituus voidaan määrittää radioaaltojen aallonpituuden perusteella.

Nämä ovat yleisimmin käytettyjä monopoliantenneja HF-, UHF- ja VHF-radiokaistoilla. Näitä käytetään laajasti FM-radioissa, langattomissa puhelimissa, käsiradioissa, Wi-Fi-yhteensopivissa laitteissa, radiopuhelimissa ja boom boxeissa. Nämä on kytketty ajoneuvoihin autoradioille sekä ajoneuvojen ja lentokoneiden kaksisuuntaisiin radioihin.

Kierteinen antenni

Kierreantenni sisältää vähintään yhden tai useamman johtavan johdon, jotka on kierretty kierremuotoon. Kun kierteinen antenni on suunniteltu yhdellä kierrelangalla, tämä antenni tunnetaan yksisäikeisenä, kun taas antenneja, joissa on vähintään 2 tai 4 johdinta kierteen sisällä, kutsutaan nelilankaiseksi/kaksilankaiseksi antenniksi. Tästä linkistä saat lisätietoja - Kierteinen antenni .

Satunnainen lanka-antenni

Satunnainen lanka-antenni sisältää pitkän johdon, joka on ripustettu maan päälle, jossa johto on suora, tai se voidaan kiristää edestakaisin seinien tai puiden väliin saadakseen riittävästi johtoa ilmaan. Antennin rakenteen suuren vaihtelun vuoksi tehokkuus voi vaihdella paikasta toiseen.

Satunnaislanka-antenneja käytetään laajalti vastaanottoantenneina lyhytaalto-, keskiaalto- ja pitkäaaltokaistoilla, ja näitä antenneja käytetään näillä kaistoilla lähetysantenneina pääasiassa hätä- tai tilapäislähetysasemissa, pienissä ulkona ja paikoissa, joissa pysyvämpiä antenneja ei voi käyttää. olla asennettuna.

Ducky-kumiantenni

Kumi-piiska-antenni on lyhyt monopoliantenni, joka toimii melko peruskuormitettuna piiska-antennina. Tämä antenni sisältää kapean kierteen muotoisen joustavan langan, joka on suljettu muovi- tai kumivaippaan suojaamaan antennia. Näitä antenneja käytetään pääasiassa kätevissä kannettavissa radiolaitteissa UHF- ja VHF-taajuuksilla.

Näitä antenneja käytetään erilaisissa kannettavissa radiolaitteissa, kuten radiopuhelimissa, skannereissa kannettavissa lähetin-vastaanottimissa ja joissa turvallisuus ja kestävyys ovat sähkömagneettisen suorituskyvyn edelle. Tämä antenni on erittäin joustava ja sopiva kädessä pidettävään käyttöön, etenkin kun sitä käytetään vyön päällä verrattuna aikaisempiin jäykkään teleskooppityyppisiin antenneihin.

Maston jäähdytin

Mastopatteri on eräänlainen monopoliantenni. Tämä on säteilevä torni tai radiomasto, jossa metallirakenne saa jännitteen ja toimii antennina. Tätä käytetään yleensä lähetysantenneihin, jotka toimivat matalilla taajuuksilla MF- ja LF-kaistoilla, erityisesti AM-radioasemissa. Tämän antennin alusta on tavallisesti asennettu johtamattomalle alustalle suojaamaan sitä maasta.

Sateenvarjo-antenni

Sateenvarjoantenni on lanka-monopoliantenni, jota voidaan käyttää lähetysantenneina alle 1 MHz LF-, MF- ja pääasiassa VLF-kaistoilla riittävän matalilla taajuuksilla, että on mahdotonta tai epäkäytännöllistä tehdä täysikokoista neljännesaaltomonopoliantennia. Jokaisen radiaalilangan ulkopää on kalteva alaspäin antennin kärjestä ja on kytketty tukiköyteen maahan kiinnitetyn eristeen kautta. Säteittäiset johdot tekevät tästä antennista jättimäisen sateenvarjon, jossa on lankakehys.

T-antenni

T-antenni on monopoliradioantenni, joka tunnetaan myös litteänä tai T-antennina. Tämä antenni sisältää yhden tai useamman vaakasuuntaisen johdon, jotka on tasapainotettu kahden radiomaston väliin, muuten rakennuksiin ja suojattu päistään niiltä. Vaakasuuntainen johto liitetään yksinkertaisesti vaakajohtimien keskelle, roikkuu hyvin lähellä maata ja liitetään lähettimeen (tai vastaanottimeen). T-antenneja käytetään yleensä MF-, LF-, VLF- ja lyhytaaltokaistoilla. Näitä antenneja käytetään laajalti lähetysantenneina pääasiassa amatööriradioasemille, keskiaalto- ja pitkäaaltoisille AM-lähetysasemille. Näitä antenneja käytetään lyhytaaltokuunteluun vastaanottoantenneina.

Taitettu Unipol-antenni

Tämä on eräänlainen monopolimaston säteilijäantenni, jota käytetään pääasiassa lähetysantennina keskiaaltoalueella AM-radiolähetysasemille. Tämä antenni sisältää pääasiassa maston tai pystysuoran metallitangon, joka on kytketty sen maadoitusjärjestelmään, joka sisältää haudatut johdot. Masto on yksinkertaisesti suljettu pystysuorilla johdoilla, jotka on kytketty sähköisesti maston kärkeen. Nämä johdot yhdistetään yksinkertaisesti metallirenkaalla lähellä maston pohjaa ja lähettimen syöttöjohdon syöttöteho on kiinnitetty renkaan ja maan väliin. Tämä antenni on paras valinta aina, kun AM-radioasema jakaa tornin muiden antennien, kuten FM-lähetysantennien, kanssa.

Käänteinen F-antenni

Käänteistä F-antennia käytetään enimmäkseen mikroaaltouuni- ja UHF-taajuuksilla langattomassa viestinnässä. Se sisältää monopoliantennin, joka kulkee rinnakkain maatason kanssa ja on maadoitettu toisesta päästään. Tämä antenni syötetään keskipisteestä maadoitetun pään etäisyydeltä. Tämä antenni on kompaktimpi, joten se lähettää tehoa tehokkaasti jne. Näitä antenneja käytetään laajalti langattomissa pienikokoisissa kämmenlaitteissa. Näitä käytetään sotilaallisilla testialueilla telemetrian sovelluksissa.

Monopoliantenni vs dipoliantenni

Eroa monopoliantennin ja dipoliantennin välillä käsitellään alla.

Hyödyt ja haitat

The monopoliantennin edut Sisällytä seuraavat.

• Monopoliantennit ovat erittäin yksinkertaisia ​​rakentaa ja myös asentaa
• Nämä ovat kestäviä ja eivät kalliita valmistaa.
• Tällä antennilla on melko korkea reaktiivinen impedanssi yli suurimman osan taajuusalueestaan.
• Kun tämä antenni pitenee ja maahäviöt pienenevät, antennin hyötysuhde paranee.
• Pystytyyppistä monopoliantennia käytetään millä tahansa taajuudella, joka on lyhyempi kuin 2/3 aallonpituudesta.
• Nämä ovat yksinkertaisia ​​ympärisuuntaisia ​​antenneja, jotka vievät vähemmän tilaa verrattuna useisiin päällekkäin asennettuihin pyöräantenneihin.
• Nämä antennit käsittelevät viestintää millä tahansa reitillä paitsi pystysuorassa antennin päällä.
• Painettuja monopoliantenneja käytetään laajasti monien etujen vuoksi, kuten edullinen hinta, matala profiili, yksinkertainen valmistus, pienempi paino ja yhdistelmä muiden aktiivisten laitteiden kanssa.

The monopoliantennin haitat Sisällytä seuraavat.

• Sillä on huono säteily kaikkiin suuntiin, koska se säteilee tasaisesti kaikkiin suuntiin.
• Nämä ovat kalliita.
• Signaalin heijastukset voivat johtua metalliesineistä ja maasta, joten saatat saada sekä pysty- että vaakapolarisoituja signaaleja.
• Tämän antennin maatasolle vaadittavat suunnittelu- ja kokorajoitukset ovat usein rajoittavia.
• Tämän antennin säteilykuvio riippuu pääasiassa maatason suunnasta.

Sovellukset

The monopoliantennin käytöt/sovellukset ae sisältävät seuraavat.

• Monopoli-antenneja käytetään eri aloilla, kuten avaruustieteessä, tutkatekniikassa, biolääketieteessä, tutkimuksessa jne.
• Monopolia käytetään usein resonanssiantennina, jossa tämän antennin sauva toimii avoimena resonaattorina, erityisesti radioaalloille ja vaihtelee pituudeltaan seisovien virran ja jännitteen aaltojen kautta. Joten antennin pituudet määräytyvät yksinkertaisesti ensisijaisen radioaallon aallonpituuden mukaan.
• Tämän tyyppistä antennia käytetään laajasti langattomissa viestintäjärjestelmissä.
• Monopoliantenni, jossa on matalaprofiilinen viisikulmainen malli, on suunniteltu ja käytetty puetettaviin sovelluksiin.
• Tätä antennia käytetään laajalti autoissa, kannettavissa AM- tai FM-radioissa jne
• Erittäin tehokasta, edullista ja matalaprofiilista monopoliantennia käytetään kaksikaistaisissa, monikaistaisissa ja UWB-sovelluksissa (ultra-laajakaistainen).

Näin ollen tämä on yleiskatsaus monopoliantennista – toimivat, tyypit sovelluksilla. The monopoliantennin ominaisuudet riippuu pääasiassa maatasosta ja jäähdyttimen geometriasta. Näitä antenneja käytetään laajasti eri aloilla, kuten avaruustieteessä, tutkateknologiassa, langattomissa viestintäjärjestelmissä ja biolääketieteellisessä tutkimuksessa, koska ne ovat monia etuja, kuten halvempi, matalaprofiilinen, kevyt, helppo valmistaa ja yhdistää muiden aktiivisten laitteiden avulla. Tässä on sinulle kysymys, mikä on dipoliantenni?