Warum hat 1/4 Wellenlänge eine Grundebene und 1/2 Wellenlänge benötigt keine?

Ich kann nicht verstehen, warum wir eine Grundebene mit 1/4 Wellenlänge und 1/2 Wellenlänge nicht benötigen.

Ein 1/2 \ $ \ lambda \ $ -Dipol hat Spannungs- und Stromwellen wie folgt: –

Bild aus Wikipedia .

Wenn Sie nun Ihr Auge auf den Totpunkt des Bildes fokussieren, sehen Sie, dass die Spannung immer Null Volt beträgt. Dies liegt daran, dass ein Dipol mit einer symmetrischen Spannungsquelle ( \ $ V_O \ $ ). Eine symmetrische Spannungsquelle wird für eine Dipolantenne bevorzugt. Tatsächlich ist die Spannung und die elektrische Das Feld ist entlang der gesamten Länge der grünen Linie unten Null: –

Dies bedeutet, dass Sie diese grüne Linie optional als Erde betrachten können (vorausgesetzt, die Antenne wird ausgeglichen angesteuert). Wenn Sie nun das obige Bild halbieren würden, hätten Sie einen 1/4 \ $ \ lambda \ $ Monopol, der mit einer unsymmetrischen Spannungsquelle betrieben wird. Eine unsymmetrische Spannung Die Quelle hat normalerweise 0 Volt an einem Bein, während das andere Bein die Spannung ansteuert: –

Und es überrascht nicht, dass es die Hälfte der Impedanz hat, die der Halbwellendipol bietet. Um jedoch das gleiche Strahlungsmuster beizubehalten, müssen Sie „erzwingen“ Eine Erdebene, die das tut, was die grüne Linie tut.

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Eine Viertelwellen-Monopolantenne „t haben , um eine Ebene zu haben. .. es sei denn, Sie möchten, dass es EM-Energie mit einem bestimmten Wirkungsgrad und Muster ausstrahlt.

EM-Strahlung erfordert eine Beschleunigung elektrischer Ladungen, was normalerweise eine Spannungsdifferenz zwischen zwei getrennten Bereichen im Raum impliziert. Eine leitende Erdungsebene ist ein besonders guter Bereich der Spannungsdifferenz von der Spannung an Teilen einer (kurzen) Monopolantenne.

Andernfalls tritt die Spannungsdifferenz an einer anderen Stelle auf, beispielsweise um Hand, Arm und Körper einer Person, die ein UKW-HT-Radio mit nur einer Viertelwellenpeitsche oder einer „ducky“ -Antenne hält. Und Ihr Körper ist keine so effiziente Gegenposition wie eine leitende Masseebene.

Bei einer Halbwellendipolantenne fungiert jede Hälfte als gut ausbalancierte Gegenposition für die andere Hälfte und teilt die oszillierende Spannungsdifferenz zwischen den beiden auf Hälften gleicher Länge, was zu einer schönen Symmetrie im Muster des EM-Feldes führt, wodurch ein besser vorhersagbares HF-Strahlungsmuster (Nah- und Fernfeld) erzeugt wird. Eine leitende Masseebene unter einem Viertelwellenmonopol führt zu einer ähnlichen Symmetrie in Verbindung mit dem Spiegelbild des EM-Felds.

Wenn sich unter einem Kurzschluss keine Masseebene (oder ein anderer gut gestalteter Satz von Gegenpositionen) befindet vertikal, was dazu führt, dass die HF-Spannungsdifferenz zwischen verschiedenen häufig zufällig angeordneten leitenden Objekten (Zuleitungen, Funkgehäuse, Erdungsbänder, Stromversorgungskabel, Regenrinnen usw.) und verlustbehaftetem Schmutz besteht. Dies führt zu einem unvorhersehbaren Antennenstrahlungsmuster , Bodenverluste und möglicherweise schockierende „RF in der Hütte“.

Das ARRL Antenna Book und das Antenna Physics Book enthalten Informationen zu diesem Thema. Auch viele, viele Lehrbücher über Elektromagnetik und Antennen.

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Eine vertikale Viertelwellenpeitsche mit Grundebene wendet einen gängigen Trick in der praktischen Elektromagnetik an. Die Grundebene erzeugt das Spiegelbild der Peitsche und dieses Spiegelbild verhält sich so, als ob es durch ein invertiertes Signal gespeist wurde. Das Ergebnis ist wie ein vertikaler Halbwellendipol im freien Raum.

Theoretisch sollte der Boden eine große ebene Fläche sein, aber auch ein Bündel separater Stäbe, die mit der Abschirmung des Koaxialkabels verbunden sind, erledigen die Arbeit akzeptabel.

Wenn die Grundebene horizontal und die Peitsche vertikal ist, lenkt die resultierende Antenne das Signal horizontal um 360 Grad um die Peitschenachse. Die Welle im Fernfeld ist vertikal polarisiert (= vertikales elektrisches Feld). Die Kommunikation wäre bei einer Station mit einem horizontalen Halbwellendipol schwach.

Die Bodenspiegelung gilt auch für einen Halbwellendipol. Es wird in der Kurzwellen-Fernkommunikation als Methode verwendet, um den Strahl ein wenig nach oben zu lenken, um effektive Ionosphärenreflexionen zu erhalten. Die Höhe eines horizontalen Dipols wird für die gewünschte Landezone für die Ionosphärenreflexion angepasst. Die Aktivität der Sonne variiert Daher ist das sorgfältige Lesen von Funkwettervorhersagen für eine optimale Kurzwellenkommunikation unerlässlich.

MW-Radiosender um 1 MHz haben häufig vertikale Peitschen. Die Grundebene ist der reale Boden.

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Warum muss 1/4 Wellenlänge eine Grundebene haben und 1/2 nicht?

So denke ich, ein Dipol mit einer halben Wellenlänge besteht nur aus zwei Antennen mit einer Länge von 1/4 der Wellenlänge und kann entweder als Peitsche oder Grundebene betrachtet werden.

Oder als 1 / 4 Wellenlänge vertikal ist nur 1/2 Wellenlänge Antenne mit dem Boden Ebene als das andere 1/4 Wellenlängenelement. In diesem Fall beginnen wir einfach in der Mitte zu messen, anstatt beide Elemente zu messen.

Oder beide sind in Wirklichkeit dieselbe Antenne, nur mit unterschiedlichen Optimierungen und Kompromissen beim Erhalten der gewünschten Polarisations-, Impedanz- und Richtungseigenschaften . Mit dem 1/2 Wellenlängen-Dipol sind beide Elemente identisch. Bei der 1/4 Wellenlängenpeitsche ist ein Element ein Draht und das andere eine Ebene oder ein Kegel. Es gibt tatsächlich viele Variationen dieses Themas, nur dass diese beiden am häufigsten vorkommen. Das Aufrufen einer 1/4 Wellenlänge und der anderen 1/2 Wellenlänge ist nicht genau eine genaue Beschreibung von beiden, aber so beschreiben wir sie und denken an sie, weil dies in der Praxis die wichtigste Dimension beschreibt, wie viel Platz sie einnehmen

Wir könnten diese Antennen mit einer Wellenlänge von 1/4 als „Monopol“ bezeichnen, aber es gibt keine zwei Pole. Bei elektromagnetischen Geräten gibt es keinen Norden ohne Süden, kein Links ohne Recht. Kein Spannungspotential ohne Erdungsreferenz. Der Grund, warum diese Antennen als 1/2 Wellenlänge beschrieben werden, ist ebenfalls etwas willkürlich. Es dauert so lange, bis die beiden Punkte des Nullstromflusses für die interessierende Frequenz erreicht sind

Wenn ich erst einmal verstanden habe, dass vieles davon einfach eine halb willkürliche Nomenklatur ist, mache ich mir darüber keine allzu großen Sorgen. Vielleicht ist es am besten, nur die herkömmlichen Namen der Dinge zu lernen, behalten Sie die Gleichungen, die für das Design verwendet werden, wo Sie sie finden können, und sich nicht zu viele Gedanken darüber machen, warum es so ist, wie es ist. Bisher hat es bei mir funktioniert.