Bagaimana antena berfungsi?

2021-9-16 www.whwireless.com

Dianggarkan 8 minit untuk selesai membaca

Antena banyak digunakan dalam telekomunikasi, misalnya dalam komunikasi radio, radio dan televisyen.

Antena mengambil gelombang elektromagnetik dan mengubahnya menjadi isyarat elektrik, atau mengambil isyarat elektrik dan memancarkannya sebagai gelombang elektromagnetik.

Dalam artikel ini, mari kita lihat sains di belakang antena.

Sekiranya kita mempunyai isyarat elektrik, bagaimana kita mengubahnya menjadi gelombang elektromagnetik?

Anda mungkin mempunyai jawapan yang mudah: iaitu menggunakan wayar tertutup yang, dengan bantuan prinsip induksi elektromagnetik, dapat menghasilkan medan magnet yang berubah-ubah dan medan elektrik di sekitarnya.

Walau bagaimanapun, medan turun naik di sekitar sumber ini tidak berguna dalam penghantaran isyarat.

Di sini medan elektromagnetik tidak merambat, hanya turun naik.

Dalam antena, gelombang elektromagnetik di sekitar sumbernya harus dipisahkan dari sumbernya dan gelombang tersebut harus menyebar.

Sebelum kita melihat bagaimana membuat antena, mari kita fahami fizik antena.

Pemisahan gelombang menganggap penempatan cas positif dan cas negatif. Pasangan cas yang disusun sangat dekat disebut dipol, dan jelas menghasilkan medan elektrik seperti yang ditunjukkan dalam rajah.

Dengan andaian bahawa cas-cas ini seperti yang ditunjukkan, berayun di titik tengah jalan mereka, halaju akan mencapai maksimum dan di akhir jalannya, halaju akan menjadi sifar, dan disebabkan oleh perubahan halaju, zarah-zarah yang dikenakan akan mengalami berturut-turut pecutan dan perlambatan.

Cabarannya sekarang adalah untuk mengetahui bagaimana membuat medan elektromagnetik berbeza kerana gerakan ini.

Mari kita fokus hanya pada satu garis medan elektrik yang mengembang dan berubah bentuk di hadapan gelombang yang terbentuk pada waktu sifar, setelah jangka masa satu lapan.

Seperti yang ditunjukkan dalam rajah.

Anda mungkin terkejut apabila mengharapkan medan elektrik sederhana ditunjukkan di lokasi ini seperti gambar di bawah.

Mengapa medan elektrik berkembang menjadi medan elektrik seperti ini?

Ini kerana caj pecutan atau perlambatan menghasilkan beberapa kesan memori medan elektrik dan medan elektrik lama tidak mudah menyesuaikan diri dengan medan elektrik yang baru. Kami memerlukan sedikit masa untuk memahami medan elektrik kesan ingatan ini atau caj pecutan atau perlambatan yang dihasilkan oleh kekusutan.

Kami akan membincangkan topik menarik ini dengan lebih terperinci dalam artikel lain.

Sekiranya kita meneruskan analisis dengan cara yang sama, kita dapat melihat bahawa dalam jangka masa seperempat gelombang depan bertemu pada titik di mana.

Selepas ini, bahagian depan gelombang terpisah dan merebak.

Perhatikan bahawa medan elektrik yang berubah ini secara automatik menghasilkan medan magnet yang berserenjang dengan perubahannya.

Sekiranya anda merancang variasi kekuatan medan elektrik dengan jarak, anda dapat melihat bahawa perambatan gelombang secara intrinsik sinusoidal.

Sangat menarik untuk diperhatikan bahawa panjang gelombang penyebaran yang dihasilkan adalah tepat dua kali panjang gelombang dipol.

Inilah yang kita perlukan dalam antena; secara ringkas, jika kita dapat mengatur cas positif dan negatif yang berayun, kita dapat membuat antena.

Dalam praktiknya cas berayun ini mudah dihasilkan dengan mengambil batang pengalir yang dibengkokkan di tengah dan menerapkan isyarat voltan ke pusat, dengan anggapan ini adalah isyarat masa yang berbeza-beza, pertimbangkan situasi di mana pada saat 0 kerana voltan elektron akan bergerak keluar dari sebelah kanan dipol dan akan terkumpul di sebelah kiri.

Ini bermakna hujung elektron yang hilang akan dikenakan secara positif.

Susunan ini menghasilkan kesan yang sama dengan kes cas dipol sebelumnya, iaitu terdapat cas positif dan negatif di hujung wayar, dan apabila voltan berubah dengan masa, cas positif dan negatif bergerak berulang-alik, sehingga menghasilkan perambatan gelombang.

Kita sekarang telah melihat bagaimana antena berfungsi sebagai pemancar, frekuensi isyarat yang dihantar akan sama dengan frekuensi isyarat voltan yang digunakan:

Oleh kerana perambatan bergerak pada kelajuan cahaya, kita dapat dengan mudah mengira panjang gelombang perambatan di.

Untuk sempurna penularan , panjang antena hendaklah separuh panjang gelombang. Operasi antena boleh diterbalikkan dan boleh berfungsi seperti penerima.

Sekiranya medan elektromagnetik yang menyebarkan memukulnya, kita akan menggunakan antena yang sama sekali lagi dan menggunakan medan elektrik pada ketika itu, elektron akan terkumpul di satu hujung rod, ini sama dengan dipol elektrik, apabila medan elektrik yang digunakan mengubah caj positif dan negatif terkumpul di hujung yang lain, pengumpulan caj berubah bermaksud isyarat voltan berubah dihasilkan di tengah antena.

Isyarat voltan ini adalah output dari antena ketika ia beroperasi sebagai penerima, dan frekuensi isyarat voltan keluaran adalah sama dengan frekuensi gelombang pagi yang diterima.

Jelas dari struktur medan elektrik bahawa antena mestilah setengah ukuran panjang gelombang untuk mendapatkan penerimaan yang diinginkan.

Dalam semua perbincangan ini, kita telah melihat bahawa antena adalah litar terbuka, sekarang mari kita lihat beberapa antena sebenar dan bagaimana ia berfungsi.

Pada masa lalu, penerimaan TV menggunakan antena penerima dipol dengan jalur berwarna seperti penerima dipol antena , antena ini juga memerlukan reflektor dan panduan untuk mengumpulkan isyarat pada dipol, struktur lengkap ini dikenali sebagai antena Yagi-Uda.

The antena dipol menukar isyarat yang diterima menjadi isyarat elektrik dan isyarat elektrik ini dihantar ke unit TV melalui kabel sepaksi.

Hari ini kami telah beralih ke antena TV Dish, yang terdiri daripada dua komponen utama, reflektor parabola dan penukar blok kebisingan rendah.

Paraboloid tersebut menerima isyarat elektromagnetik dari satelit dan memfokuskannya ke lnbf, yang mempunyai bentuk khas dan telah dirancang secara khusus dan tepat.

Lnbf terdiri daripada feedhorn, waveguide, PCB dan probe.

Dalam rajah di bawah, anda dapat melihat bagaimana isyarat masuk difokuskan ke probe melalui feedhorn dan waveguide

Seperti yang kita lihat dalam kes dipol sederhana, voltan disebabkan dan isyarat voltan yang dihasilkan disalurkan ke PCB untuk pemprosesan isyarat.

Sebagai contoh, isyarat disaring dari frekuensi tinggi ke rendah dan diperkuat setelah diproses, dan isyarat elektrik ini dihantar ke unit TV melalui kabel sepaksi.

Sekiranya anda menghidupkan Lnb, anda mungkin akan menemui dua prob dan bukan satu, probe kedua adalah tegak lurus dengan yang pertama, yang bermaksud bahawa spektrum yang ada dapat digunakan dua kali dengan menghantar polarisasi mendatar atau menegak.

Satu probe mengesan isyarat terpolarisasi mendatar dan yang lain mengesan isyarat terpolarisasi menegak.

Telefon bimbit yang anda pegang menggunakan jenis antena yang sama sekali berbeza yang disebut patch antena. Antena tambalan terdiri daripada tambalan logam atau jalur yang diletakkan di atas permukaan tanah dengan sekeping bahan dielektrik di tengahnya, di sini tampalan logam digunakan sebagai elemen yang memancarkan dan panjang tambalan logam hendaklah separuh panjang gelombang yang sesuai menghantar dan menerima.

Harap maklum bahawa penerangan mengenai antena patch yang kami gambarkan di sini sangat asas.

www.whwireless.com