Perché 1/4 della lunghezza donda ha un piano di massa e 1/2 della lunghezza donda non ne ha bisogno?

Non riesco a capire perché dobbiamo usare un piano di massa a 1/4 di lunghezza donda e 1/2 di lunghezza donda non necessaria.

Un \ $ \ lambda \ $ dipolo 1/2 ha onde di tensione e corrente come questa: –

Immagine da Wikipedia .

Ora, se focalizzi locchio sul punto morto dellimmagine, vedrai che la tensione è sempre zero volt. Questo perché un dipolo è pilotato in modo ottimale con una sorgente di tensione bilanciata ( \ $ V_O \ $ ). Per unantenna dipolo è preferibile una sorgente di tensione bilanciata. Infatti, la tensione e lelettricità il campo è zero per tutta la lunghezza della linea verde sottostante: –

Ciò significa che puoi opzionalmente considerare quella linea verde come terra (a condizione che lantenna sia pilotata in modo bilanciato). Ora, se dovessi dimezzare limmagine qui sopra, avresti un \ $ \ lambda \ $ monopolo da 1/4 pilotato con una sorgente di tensione sbilanciata. Una tensione sbilanciata. la sorgente è quella che ha tipicamente 0 volt su una gamba mentre laltra gamba gestisce la tensione: –

E, non sorprendentemente, ha la metà dellimpedenza presentata dal dipolo a semionda. Ma, per mantenere lo stesso diagramma di radiazione è necessario “forzare” un piano terrestre che fa quello che fa la linea verde.

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Unantenna monopolare a quarto donda non “t deve avere un piano . .. a meno che tu non voglia che irradi energia EM con una certa efficienza e modello.

La radiazione EM richiede laccelerazione delle cariche elettriche, che di solito implica una differenza di tensione tra due aree separate nello spazio. Un piano di massa conduttivo è una regione particolarmente buona del differenziale di tensione dalla tensione su porzioni di unantenna unipolare (corta).

Altrimenti il differenziale di tensione si verificherà da qualche altra parte, ad esempio intorno alla mano, al braccio e al corpo di una persona in possesso di una radio VHF HT con solo una frusta a quarto donda o unantenna “ducky”. E il tuo corpo non è un contrapposto efficiente come un piano di massa conduttivo.

Con unantenna dipolo a mezza onda, ciascuna metà funge da contrapposizione ben bilanciata per laltra metà, dividendo il differenziale di tensione oscillante tra le due metà della stessa lunghezza, che porta a una bella simmetria nel modello del campo EM, che aiuta a creare un diagramma di radiazione RF (campo vicino e lontano) più prevedibile. Un piano di massa conduttivo sotto un monopolo a un quarto donda porta a una simmetria simile in combinazione con limmagine speculare del campo EM.

Se non cè un piano di massa (o un altro insieme di contrapposizioni ben progettato) sotto un breve verticale, che porta alla differenza di tensione RF tra vari oggetti conduttivi spesso posizionati casualmente (linee di alimentazione, custodia della radio, cinghie di terra, cavi di alimentazione, grondaie e così via) e sporco con perdita. Il che porta a un modello di radiazione dellantenna imprevedibile , perdite di terreno e forse una scioccante “RF nella baracca”.

Il libro ARRL Antenna Book e Antenna Physics contiene informazioni su questo argomento. Inoltre molti molti libri di testo sullelettromagnetismo e le antenne.

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Una frusta verticale a quarto donda con piano di massa applica un trucco comune nellelettromagnetismo pratico. Il piano di massa genera limmagine speculare della frusta e quellimmagine speculare si comporta come se fosse alimentata da un segnale invertito. Il risultato è come un dipolo a semionda verticale nello spazio libero.

Teoricamente il terreno dovrebbe essere una grande superficie planare, ma anche un gruppo di aste separate che sono collegate allo schermo del cavo coassiale di alimentazione fanno il lavoro accettabilmente.

Se il piano di massa è orizzontale e la frusta è verticale, lantenna risultante dirige il segnale orizzontalmente di 360 gradi attorno allasse della frusta. Londa nel campo lontano è polarizzata verticalmente (= campo elettrico verticale). La comunicazione sarebbe debole con una stazione che ha un dipolo a semionda orizzontale.

Il mirroring di massa è vero anche con un dipolo a semionda. Viene utilizzato nelle comunicazioni radio a onde corte a lunga distanza come metodo per dirigere il raggio un po verso lalto per ottenere riflessioni ionosferiche efficaci. Lelevazione di un dipolo orizzontale viene regolata per la zona di atterraggio desiderata per la riflessione della ionosfera. Lattività del sole varia. , quindi leggere attentamente le previsioni meteorologiche radio è essenziale per una comunicazione a onde corte ottimale.

Le stazioni radio MW intorno a 1 MHz spesso hanno fruste verticali. Il piano di massa è il terreno reale.

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• Grazie mille per la spiegazione

Perché 1/4 della lunghezza donda deve avere un piano di massa e 1/2 non “t?

Ecco come la penso, un dipolo di 1/2 lunghezza donda è solo di due antenne di 1/4 di lunghezza donda schiena contro schiena e possono essere considerate il whip o il ground plane.

Oppure, un 1 / 4 lunghezze donda verticali sono solo 1/2 lunghezza donda dellantenna con il suolo piano come laltro elemento di 1/4 di lunghezza donda. In questo caso iniziamo semplicemente a misurare al centro invece di misurare entrambi gli elementi.

Oppure, entrambi sono in realtà la stessa antenna solo con diverse ottimizzazioni e compromessi per ottenere la polarizzazione, limpedenza e le caratteristiche direzionali desiderate . Con il dipolo a 1/2 lunghezza donda entrambi gli elementi sono identici. Con la frusta a 1/4 di lunghezza donda un elemento è un filo e laltro un piano o un cono. In realtà ci sono molte variazioni su questo tema, è solo che queste due sono le più comuni. Chiamare una lunghezza donda 1/4 e laltra lunghezza donda 1/2 non è esattamente una descrizione precisa di nessuna delle due, ma è così che le descriviamo e le pensiamo perché in pratica questa descrive la dimensione più prominente su quanto spazio occupano .

Potremmo chiamare queste antenne da 1/4 di lunghezza donda un “monopolo” ma non lo sono, ci sono sempre due poli. Con i dispositivi elettromagnetici non cè nord senza sud, nessuna sinistra senza destra, nessun potenziale di tensione senza un riferimento di massa. Anche il motivo per cui queste antenne sono descritte come 1/2 lunghezza donda è un po arbitrario, è fintanto che deve essere per raggiungere i due punti di flusso di corrente zero per la frequenza di interesse .

Una volta che ho capito che gran parte di questa è semplicemente una nomenclatura semi arbitraria, non me ne preoccupo troppo. Forse potrebbe essere meglio imparare solo i nomi convenzionali delle cose, mantenere il equazioni usate per il design dove puoi trovarle, e non preoccuparti troppo del motivo per cui è così. Finora ha funzionato per me.