Hvorfor har 1/4 bølgelængde et jordplan og 1/2 bølgelængde behøver ingen?

Jeg kan ikke forstå, hvorfor vi har brug for et jordplan med 1/4 bølgelængde og 1/2 bølgelængde ikke nødvendigt.

En 1/2 \ $ \ lambda \ $ dipol har spændings- og strømbølger som denne: –

Billede fra Wikipedia .

Nu, hvis du fokuserer dit øje på det døde centrum af billedet, vil du se, at spændingen altid er nul volt. Dette skyldes, at en dipol drives optimalt med en afbalanceret spændingskilde ( \ $ V_O \ $ ). En afbalanceret spændingskilde foretrækkes for en dipolantenne. Faktisk er spændingen og den elektriske feltet er nul langs hele den grønne linje nedenfor: –

Dette betyder, at du valgfrit kan betragte den grønne linje som jord (forudsat at antennen drives på en afbalanceret måde). Hvis du nu skar det ovennævnte billede i halve, ville du have en 1/4 \ $ \ lambda \ $ monopol drevet med en ubalanceret spændingskilde. En ubalanceret spænding kilde er en, der typisk har 0 volt på det ene ben, mens det andet ben kører spændingen: –

Og ikke overraskende har den halvdelen af den impedans, som halvbølgedipolen præsenteres, men for at beholde det samme strålingsmønster skal du “tvinge” et jordplan, der gør, hvad den grønne linje gør.

Kommentarer

• Mange tak for forklaringen
• @LUFER den rette tak på Stack Exchange-netværket er at acceptere det svar, der hjalp dig mest (hvis nogen). Du kan gøre dette ved at klikke på fluebenet til venstre for svaret (under dets score).
• Eller vent et par dage mere, da de seneste uaccepterede spørgsmål har tendens til at tiltrække lidt mere opmærksomhed end de se der bliver accepteret tidligt.

En kvartbølge-monopolantenne gør ikke “t har for at have et jord plan . .. medmindre du vil have det til at udstråle EM-energi med en vis effektivitet og mønster.

EM-stråling kræver accelererende elektriske ladninger, hvilket normalt indebærer en spændingsforskel mellem to adskilte områder i rummet. Et ledende jordplan er et særligt godt område af spændingsforskel fra spændingen på dele af en (kort) monopolantenn.

Ellers vil spændingsforskellen forekomme et andet sted, for eksempel omkring hånd, arm og krop af en person, der holder en VHF HT-radio med kun en kvartbølgespisk eller “ducky” -antenne. Og din krop er ikke så effektiv en modstand som et ledende jordplan.

Med en halvbølgedipolantenne fungerer hver halvdel som en pænt afbalanceret modsætning til den anden halvdel, idet den oscillerende spændingsforskel opdeles mellem de to halv længde af samme længde, hvilket fører til en flot symmetri i EM-feltets mønster, hvilket hjælper med at skabe et mere forudsigeligt RF (nær og langt felt) strålingsmønster. Et ledende jordplan under en kvartbølgemonopol fører til en lignende symmetri i forbindelse med EM-feltets spejlbillede.

Hvis der ikke er et jordplan (eller et andet veldesignet sæt modposer) under en kort lodret, hvilket fører til, at RF-spændingsforskellen er mellem forskellige ofte tilfældigt placerede ledende genstande (fødeledninger, radiokasse, jordstropper, strømforsyningsledninger, regnrender osv.) og tabt snavs. Hvilket fører til et uforudsigeligt antennestrålingsmønster jordtab og muligvis chokerende “RF i skuret”.

ARRL Antenne Book og Antenna Physics bogen har oplysninger om dette emne. Også mange mange lærebøger om elektromagnetik og antenner.

Kommentarer

• Mange tak for forklaringen

En lodret kvartbølgepisk med jordplan anvender et almindeligt trick i praktisk elektromagnetik. Jordplanet genererer piskens spejlbillede, og spejlbilledet opfører sig som om det blev fremført af inverteret signal. Resultatet er som en lodret halvbølgedipol i frit rum.

Teoretisk set skal jorden være en stor plan overflade, men selv en flok separate stænger, der er forbundet med afskærmningen på fødekoaxkablet gør arbejdet acceptabelt.

Hvis jordplanet er vandret, og pisken er lodret, dirigerer den resulterende antenne signalet vandret 360 grader omkring piskeaksen. Bølgen i det fjerne felt er lodret polariseret (= lodret elektrisk felt). Kommunikationen ville være svag med en station, der har en vandret halvbølgedipol.

Jordspejling gælder også med en halvbølgedipol. Det bruges i langdistance kortbølgefradiokommunikation som en metode til at dirigere strålen lidt opad for at få effektive ionosfærereflektioner. Højden af en vandret dipol er justeret til ønsket landingszone til ionosfærens refleksion. Aktiviteten af solen varierer , så læs nøje radiovejrudsigter er afgørende for optimal kortbølgekommunikation.

MW-radiostationer omkring 1MHz har ofte lodrette piske. Jordplanet er den virkelige jord.

Kommentarer

• Mange tak for forklaringen

Hvorfor skal 1/4 bølgelængde have et jordplan og 1/2 ikke “t?

Sådan tænker jeg på det, en dipol på 1/2 bølgelængde er kun to 1/4 bølgelængde antenner bagpå og kan enten betragtes som pisken eller jordplanet.

Eller en 1 / 4 bølgelængde lodret er kun 1/2 bølgelængde antenne med jorden plan som det andet 1/4 bølgelængdeelement. I dette tilfælde begynder vi simpelthen at måle i midten i stedet for at måle begge elementer.

Eller de er begge i virkeligheden den samme antenne kun med forskellige optimeringer og kompromiser for at få den ønskede polarisering, impedans og retningsegenskaber . Med dipolens 1/2 bølgelængde er begge elementer identiske. Med 1/4 bølgelængdespisken er det ene element en ledning og det andet et plan eller en kegle. Der er faktisk mange variationer på dette tema, det er kun, at disse to er de mest almindelige. At kalde en 1/4 bølgelængde og den anden 1/2 bølgelængde er ikke nøjagtigt en præcis beskrivelse af en af dem, men det er sådan, vi beskriver dem og tænker på dem, fordi det i praksis beskriver den mest fremtrædende dimension på, hvor meget plads de tager .

Vi kan måske kalde disse 1/4 bølgelængdeantenner en “monopol”, men de er ikke, der er altid to poler. Med elektromagnetiske enheder er der ikke nord uden syd, ingen venstre uden højre, intet spændingspotentiale uden jordreference. Årsagen til, at disse antenner er beskrevet som 1/2 bølgelængde, er også en smule vilkårlig, det er så længe det skal være at nå de to punkter med nul strømflow for frekvensen af interesse .

Når jeg først er kommet til at forstå, at meget af dette simpelthen er en halv vilkårlig nomenklatur, så bekymrer jeg mig ikke om det for meget. Måske kan det være bedst at bare lære de konventionelle navne på tingene, beholde ligninger, der bruges til design, hvor du kan finde dem, og ikke bekymre dig for meget om, hvorfor det er som det er. Det har fungeret for mig indtil videre.