Hvorfor har 1/4 bølgelengde et jordplan og 1/2 bølgelengde trenger ingen?

Jeg kan ikke forstå hvorfor vi trenger å bruke et jordplan med 1/4 bølgelengde og 1/2 bølgelengde ikke nødvendig.

En 1/2 \ $ \ lambda \ $ dipol har spennings- og strømbølger slik: –

Bilde fra Wikipedia .

Nå, hvis du fokuserer blikket mot det døde sentrum av bildet, vil du se at spenningen alltid er null volt. Dette er fordi en dipol drives optimalt med en balansert spenningskilde ( \ $ V_O \ $ ). En balansert spenningskilde er å foretrekke for en dipolantenne. Faktisk er spenningen og den elektriske feltet er null langs hele den grønne linjen nedenfor: –

Dette betyr at du eventuelt kan betrakte den grønne linjen som jord (forutsatt at antennen drives på en balansert måte). Hvis du nå skulle kutte bildet over i to, ville du ha en 1/4 \ $ \ lambda \ $ monopol drevet med en ubalansert spenningskilde. En ubalansert spenning kilde er en som vanligvis har 0 volt på det ene benet mens det andre benet driver spenningen: –

Og ikke overraskende har den halvparten av impedansen som presenteres av halvbølgedipolen. Men for å beholde det samme strålingsmønsteret må du «tvinge» et jordplan som gjør det den grønne linjen gjør.

Kommentarer

• Tusen takk for forklaringen
• @LUFER den rette takken i Stack Exchange-nettverket er å godta svaret som hjalp deg mest (hvis noen). Du kan gjøre dette ved å klikke på haken til venstre for svaret (under poengsummen).
• Eller vent noen dager til, siden de siste uaksepterte spørsmålene har en tendens til å tiltrekke seg litt mer oppmerksomhet enn de se som blir akseptert tidlig.

En kvartbølge-monopolantenne ikke «t har for å ha et bakken plan . .. med mindre du vil at den skal utstråle EM-energi med en viss effektivitet og mønster.

EM-stråling krever akselerasjon av elektriske ladninger, som vanligvis innebærer en spenningsforskjell mellom to atskilte områder i rommet. Et ledende jordplan er et spesielt godt område med spenningsforskjell fra spenningen på deler av en (kort) monopolantenn.

Ellers vil spenningsforskjellen oppstå et annet sted, for eksempel rundt hånd, arm og kropp av en person som holder en VHF HT-radio med bare en kvartbølgespipe eller «ducky» -antenne. Og kroppen din er ikke like effektiv en motpol som et ledende bakkeplan.

Med en halvbølgedipolantenne fungerer hver halvdel som et pent balansert motpol for den andre halvdelen, og deler den oscillerende spenningsforskjellen mellom de to halvdeler av samme lengde, noe som fører til en fin symmetri i mønsteret til EM-feltet, noe som bidrar til å skape et mer forutsigbart RF (nær og langt felt) strålingsmønster. Et ledende bakkeplan under kvart bølgemonopol fører til en lignende symmetri i forbindelse med EM-feltets speilbilde.

Hvis det ikke er noe bakkeplan (eller et annet godt designet sett med motposer) under en kort vertikalt, som fører til at RF-spenningsforskjellen er mellom forskjellige ofte tilfeldig plasserte ledende gjenstander (matelinjer, radioveske, jordstropper, ledningsnett for strømforsyning, takrenner og så videre) og tapskitt. Dette fører til et uforutsigbart antennestrålingsmønster , tap på bakken, og muligens sjokkerende «RF i skuret».

ARRL Antenne Book og Antenna Physics Book har informasjon om dette emnet. Også mange mange lærebøker om elektromagnetikk og antenner.

Kommentarer

• Tusen takk for forklaringen

En vertikal kvartbølgepisk med bakkeplan bruker et vanlig triks i praktisk elektromagnetikk. Bakken plan genererer speilbildet til pisken, og at speilbildet oppfører seg som det ble matet av invertert signal. Resultatet er som en vertikal halvbølgedipol i ledig plass.

Teoretisk sett bør bakken være en stor plan overflate, men til og med en haug med separate stenger som er koblet til skjoldet til matekoaksekabelen gjør arbeidet akseptabelt.

Hvis bakkeplanet er vannrett og pisken er loddrett, leder den resulterende antennen signalet horisontalt 360 grader rundt piskeaksen. Bølgen i det fjerne feltet er vertikalt polarisert (= vertikalt elektrisk felt). Kommunikasjonen ville være svak med en stasjon som har en horisontal halvbølgedipol.

Bakken speiling er også sant med en halvbølgedipol. Den brukes i langdistanse kortbølgekommunikasjon som en metode for å rette strålen litt oppover for å få effektive ionosfære refleksjoner. Høyden på en horisontal dipol er justert for ønsket landingssone for ionosfærenes refleksjon. Solens aktivitet varierer , så å lese nøye radioværvarsler er viktig for optimal kortbølgekommunikasjon.

MW-radiostasjoner rundt 1MHz har ofte vertikale pisker. Bakkenivået er den virkelige bakken.

Kommentarer

• Tusen takk for forklaringen

Hvorfor må 1/4 bølgelengde ha et jordplan og 1/2 ikke «t?

Slik tenker jeg på det, en dipol på 1/2 bølgelengde er bare to 1/4 bølgelengde antenner rygg mot rygg, og kan enten betraktes som pisken eller bakken.

Eller, en 1 / 4 bølgelengde vertikal er bare 1/2 bølgelengde antenne med bakken planet som det andre 1/4 bølgelengdeelementet. I dette tilfellet begynner vi bare å måle i midten i stedet for å måle begge elementene.

Eller begge er i virkeligheten den samme antennen bare med forskjellige optimaliseringer og kompromisser for å få ønsket polarisering, impedans og retningsegenskaper . Med 1/2 bølgelengde dipol er begge elementene identiske. Med 1/4 bølgelengdespisk er det ene elementet en ledning og det andre et plan eller en kjegle. Det er faktisk mange variasjoner på dette temaet, det er bare at disse to er de vanligste. Å kalle en 1/4 bølgelengde og den andre 1/2 bølgelengde er ikke nøyaktig en nøyaktig beskrivelse av den ene, men det er slik vi beskriver dem og tenker på dem, fordi det i praksis beskriver den mest fremtredende dimensjonen på hvor mye plass de tar .

Vi kan kalle disse 1/4 bølgelengdeantennene en «monopol», men de er ikke, det er alltid to poler. Med elektromagnetiske enheter er det ikke nord uten sør, ingen venstre uten høyre, ingen spenningspotensial uten jordreferanse. Årsaken til at disse antennene er beskrevet som 1/2 bølgelengde er også litt vilkårlig, det er så lenge det må være å nå de to punktene med null strøm for frekvensen av interesse .

Når jeg først har forstått at mye av dette bare er en halv vilkårlig nomenklatur, så bekymrer jeg meg ikke om det for mye. Kanskje det kan være best å bare lære de konvensjonelle navnene på ting, beholde ligninger som brukes til design der du kan finne dem, og ikke bekymre deg for mye om hvorfor det er slik det er. Det har fungert for meg så langt.