Монополна антена: дизајн, рад, типови и њене примене

Радио пионир по имену „Гуљелмо Маркони“ изумео је монополну антену 1895. и патентирао 1896. годину током својих првих историјских експеримената у радио комуникацији. Дакле, ова антена је позната и као Марконијева антена. Ово је половина а диполна антена распоређених изнад проводне уземљене равни. Дакле, четвртталасна монополна антена је најчешћи тип где је ова антена око 1/4 таласне дужине радио таласа. Ове антене се користе у интернет мрежама и мобилним комуникацијама. Дакле, овај чланак разматра преглед а монополна антена – рад са апликацијама.

Дефиниција монополне антене

Тип радио антене који укључује прави проводник у облику шипке који је окомито постављен изнад уземљене равни познат је као монополна антена. Ова антена је једноставна и једножична антена, која се углавном користи и за пренос и за пријем сигнала, тако да се широко користи у бежичним комуникационим системима.

У монополној антени, шипка проводника ради као отворени резонатор углавном за радио таласе и осцилује сталним напоном и таласима струје кроз своју дужину. Дужина антене се једноставно одређује у зависности од жељене радио таласне дужине. Фреквенцијски опсег монополне антене је од 1,7-2 ГХз, са просечним појачањем од 3,7 дБи.

Дизајн монополне антене

Монополна антена је ½ (половина) диполне антене која је скоро монтирана на врху неке врсте уземљења. Дакле, ова антена је постављена на бесконачну уземљену раван са „Л“ дужином као што је приказано испод. По теорији слике, поља на земаљској равни могу се наћи преко антене унутар слободног простора који је приказан на другом дијаграму. Ово је само диполна антена са двоструким Л (дужина) монополне антене.

На првој слици су поља на приземној равни једнака пољима. Поља монополне антене испод равни уземљења у оквиру ове фигуре су нула. Усмереност монополне антене је директно повезана са диполном антеном. Ако је усмереност диполне антене дужине 2Л Д1, онда ће усмереност монополне антене дужине 'Л' имати Д1+3 што значи да је усмереност монополне антене двострука од усмерености диполне антене. Главни разлог за то је само зато што се зрачење не одвија испод земаљске равни; тако се антена ефикасно удвостручује као „директива“.

Принцип рада монополне антене

Принцип рада монополне антене је; када се снага напаја монополу онда се зрачи на сличан начин у свим правцима окомито на дужину антене изнад уземљења на којој је монтирана. Шема зрачења ове антене је омнидирекциона, тако да зрачи са еквивалентном снагом у свим правцима под правим углом у односу на антену. Снага зрачења из антене се мења са углом елевације кроз зрачење које пада на нулу на врхунцу на оси антене.

Образац зрачења монополне антене

Шаблон зрачења представља приказ емитовања или пријема таласног фронта антене да би се одредила њена снага тако да се лако може препознати функција и усмереност антене.

Када се енергија емитује из антене, она утиче на регионе далеког и блиског поља. Шема зрачења се може графички нацртати као функција угаоне позиције и радијалне удаљености од било које антене. Шема зрачења монополне антене је приказана испод.

Шема зрачења монопол антене је омнидирекциона, тако да емитује једнаку снагу у свим правцима који су вертикални у односу на монопол антену. Снага зрачења антене се мења са углом елевације због опадања зрачења на нулу на врхунцу на оси антене. Вертикално зрачи поларизоване радио таласе.

У горњем дијаграму, вертикални дијаграми зрачења три монополна антенска графа различитих дужина постављени су изнад потпуно проводног тла.

Радијална удаљеност линије од извора под било којим углом елевације је једноставно пропорционална густини снаге зрачења на тој елевацији. Радијална оса је подешена у оквиру густине снаге која је релативна за четврти талас монопола и децибела-изотропна. Дакле, четвртталасни монополни талас плаве боје од 0,25λ има модел једнак вишој половини дијаграма диполне антене. Полуталасни монопол зелене боје 0,5λ зрачи више снаге у хоризонталним правцима. Највеће хоризонтално зрачење монополне антене може се једноставно постићи на дужини таласа црвене боје са 0,625λ.

Шема зрачења на полуталасној дужини изнад 0,5λ раздваја се на два режња кроз други конусни режањ који је усмерен ка небу. Највећа при 0,625λ се јавља зато што, под великим угловима, зрачење обрнуте фазе два режња поништава компресију веће снаге у вертикални режањ.

Типови монополних антена

Постоје различите врсте монополних антена као што су бич, спиралне, гумене патке насумичне жице, кишобран, јарболни радијатор, инвертована-Л, Т-антена, уземљена равнина, пресавијени унипол и инвертирани-Ф о којима се говори у наставку.

Вхип Антенна

Вип антена је врста монополне антене и веома је флексибилна тако да не пукне једноставно. Назив ове антене изведен је из покрета попут бича који је некада био поремећен. Ова антена једноставно укључује равну флексибилну шипку или жицу, а дно ове антене је једноставно повезано са радио предајником или пријемником.

За преносиве радио-уређаје, ове антене су често дизајниране са сетом међусобно повезаних телескопских металних цеви, тако да се могу повући када се не користе. Дужи бичеви су углавном дизајнирани да се монтирају на возила као и на структуре које су дизајниране са флексибилном шипком од фибергласа приближно жичане језгре и могу бити дугачке до 11 м. Савршена дужина ове антене може се одредити преко таласне дужине радио таласа.

Ово су најчешће коришћене монополне антене у ХФ, УХФ и ВХФ радио опсезима. Они се у великој мери користе за ФМ радио, бежичне телефоне, ручне радије, уређаје са омогућеном Ви-Фи мрежом, воки-токије и бум кутије. Они су повезани са возилима за ауто радио као и са двосмерним радијима за возила и авионе.

Хелицал Антенна

Спирална антена укључује најмање једну или више проводних жица које су намотане у облику спирале. Када је спирална антена дизајнирана са једном спиралном жицом, ова антена је позната као монофиларна, док се антене дизајниране са најмање 2 или 4 жице унутар спирале називају квадрифиларне/бифиларне. Молимо погледајте ову везу да бисте сазнали више о – Хелицал Антенна .

Случајна жичана антена

Насумична жичана антена укључује дугачку жицу која је окачена изнад земље где је жица равна или може бити нанизана напред и назад између зидова или дрвећа само да би се довољно жице подигло у ваздух. Због огромне варијабилности у структури антене, ефикасност се може променити од једног до другог поправка.

Насумичне жичане антене се у великој мери користе као пријемне антене у краткоталасном, средњеталасном и дуготаласном опсегу, а ове антене се користе као предајне антене на овим опсезима углавном за хитне или привремене предајне станице, мале спољашње и на местима где трајније антене не могу бити монтиран.

Руббер Дуцки антена

Гумена патка антена је кратка монополна антена која ради прилично као базна антена. Ова антена укључује уску еластичну жицу у облику спирале затворену у пластичну или гумену облогу за заштиту антене. Ове антене се углавном користе у оквиру ручне радио опреме на УХФ и ВХФ фреквенцијама.

Ове антене се користе у разним преносивим радио уређајима као што су воки-токи, преносиви примопредајници скенера и где безбедност и робусност имају приоритет над електромагнетним перформансама. Ова антена је веома флексибилна и погодна за ручни рад, посебно када се носи на каишу у поређењу са претходним крутим телескопским антенама.

Маст Радиатор

Јаболни радијатор је врста монополне антене. Ово је торањ или радио јарбол који је место где је метална структура под напоном и ради као антена. Ово се обично користи за предајне антене које функционишу на ниским фреквенцијама унутар МФ и НФ опсега, посебно се користе за АМ радио станице. База ове антене је обично постављена на непроводни носач како би се заштитила од земље.

Умбрелла Антенна

Кишобран антена је жичана монополна антена која се може користити као предајне антене испод 1 МХз у ЛФ, МФ и углавном ВЛФ опсезима на довољно ниским фреквенцијама да је неизводљиво или непрактично направити четвртталасну монополну антену комплетне величине. Спољни крај сваке радијалне жице је нагнут надоле од врха антене и повезан је са потпорним ужетом кроз изолатор причвршћен за земљу. Радијалне жице ће ову антену учинити џиновским кишобраном са жичаним оквиром.

Т-антена

Т-антена је монополна радио антена која је такође позната као антена са равним врхом или Т-аериал антена. Ова антена укључује једну или више хоризонталних жица које су балансиране између два радио јарбола, иначе зграде и заштићене на крајевима од њих. Хоризонтална жица је једноставно повезана са средином хоризонталних жица, виси веома близу земље и повезана је са предајником (или) пријемником. Т-антене се обично користе у МФ, ЛФ, ВЛФ и краткоталасним опсезима. Ове антене се широко користе као предајне антене углавном за аматерске радио станице, средње таласне и дуготаласне АМ радиодифузне станице. За краткоталасно слушање, ове антене се користе као пријемне антене.

Преклопљена Униполе антена

Ово је једна врста монополне јарболне радијаторске антене која се углавном користи као предајна антена у опсегу средњег таласа за АМ радио станице. Ова антена углавном укључује јарбол или вертикалну металну шипку повезану са својим системом уземљења који укључује закопане жице. Јарбол је једноставно ограђен вертикалним жицама које су електрично повезане на врху јарбола. Ове жице су једноставно повезане металним прстеном близу основе јарбола, а снага напајања напојне линије са предајника је причвршћена између прстена и земље. Ова антена је најбољи избор кад год АМ радио станица дели торањ са другим антенама као што су ФМ радиодифузне антене.

Обрнута-Ф антена

Обрнута-Ф антена се углавном користи на микроталасним и УХФ фреквенцијама унутар бежичне комуникације. Укључује монополну антену која иде паралелно са земљом и уземљена на једном крају. Ова антена се напаја из средње тачке са удаљености уземљеног краја. Ова антена је компактнија, што јој омогућава да ефикасно емитује енергију итд. Ове антене се у великој мери користе у бежичним компактним ручним уређајима. Они се користе на војним полигонима у оквиру телеметријских апликација.

Монополна антена против диполне антене

Разлика између монополне и диполне антене је објашњена у наставку.

Предности и мане

Тхе предности монополне антене укључи следеће.

• Монополне антене су веома једноставне за прављење и инсталацију
• Они су робусни и нису скупи за израду.
• Ова антена има прилично високу реактивну импеданцију изнад већине свог фреквентног опсега.
• Када ова антена постане дужа и губици у земљи се смање, онда ефикасност антене постаје боља.
• Монополна антена вертикалног типа се користи за било коју фреквенцију краћу од 2/3 таласне дужине.
• Ово су једноставне омнидирекционе антене које користе мање простора у поређењу са низом антена на точковима постављеним једна на другу.
• Ове антене управљају комуникацијама унутар било које путање осим вертикално на врху антене.
• Штампане монополне антене се у великој мери користе због многих предности као што су ниска цена, ниски профил, једноставна израда, мања тежина и комбинација са другим активним уређајима.

Тхе недостаци монополне антене укључи следеће.

• Има слабо зрачење у свим правцима јер зрачи равномерно у свим правцима.
• Ово је скупо.
• Одрази сигнала могу бити узроковани металним предметима и тлом, тако да можете добити и вертикално и хоризонтално поларизоване сигнале.
• Ограничења дизајна и величине потребна за уземљење ове антене су често рестриктивна.
• Шема зрачења ове антене углавном зависи од правца земаљске равни.

Апликације

Тхе употреба/примена монополне антене ае укључују следеће.

• Монополне антене се користе у различитим областима попут свемирске науке, радарске технологије, биомедицине, истраживања итд.
• Монопол се често користи као резонантна антена где штап ове антене ради као отворени резонатор, посебно за радио таласе и флуктуира кроз стојне таласе струје и напона кроз своју дужину. Дакле, дужине антене су једноставно одређене жељеном таласном дужином радио таласа.
• Ова врста антене се широко користи у бежичним комуникационим системима.
• Монополна антена са нископрофилним петоугаоним моделом је дизајнирана и користи се за апликације које се могу носити.
• Ова антена се широко користи у аутомобилима, преносивим АМ или ФМ радијима итд
• Веома ефикасна, јефтина и нископрофилна монополна антена се користи у дуал-банд, мулти-банд и УВБ (ултра-видебанд) апликацијама.

Дакле, ово је преглед монополне антене – радни, врсте са апликацијама. Тхе карактеристике монополне антене углавном зависе од уземљења и геометрије радијатора. Ове антене се у великој мери користе у различитим областима као што су свемирска наука, радарска технологија, бежични комуникациони системи и биомедицинска истраживања због многих предности као што су нижа цена, ниски профил, лагана, лака производња и комбинација преко других активних уређаја. Ево питања за вас шта је диполна антена?