Waarom heeft 1/4 golflengte een aardvlak en heeft 1/2 golflengte er geen nodig?

Ik kan “niet begrijpen waarom we een aardvlak moeten gebruiken op 1/4 golflengte en 1/2 golflengte niet nodig.

Een 1/2 \ $ \ lambda \ $ dipool heeft spannings- en stroomgolven als volgt: –

Afbeelding van Wikipedia .

Als u nu uw oog op het dode punt van de afbeelding focust, zult u zien dat de spanning altijd nul volt is. Dit komt omdat een dipool optimaal wordt aangedreven met een gebalanceerde spanningsbron ( \ $ V_O \ $ ). Een gebalanceerde spanningsbron heeft de voorkeur voor een dipoolantenne. In feite zijn de spanning en elektrische veld is nul over de gehele lengte van de groene lijn hieronder: –

Dit betekent dat je die groene lijn optioneel als aarde kunt beschouwen (mits de antenne op een gebalanceerde manier wordt aangedreven). Als je nu de bovenstaande afbeelding in tweeën zou snijden, “zou je een 1/4 \ $ \ lambda \ $ monopool hebben die wordt aangedreven met een ongebalanceerde spanningsbron. Een ongebalanceerde spanning bron is er een die typisch 0 volt heeft op het ene been, terwijl het andere been de spanning doet: –

En, niet verrassend, heeft het de helft van de impedantie die wordt gepresenteerd door de halve golf dipool. Maar om hetzelfde stralingspatroon te behouden, moet je forceren een aardvlak dat doet wat de groene lijn doet.

Opmerkingen

• Hartelijk dank voor de uitleg
• @LUFER de juiste dank bij het Stack Exchange-netwerk is om het antwoord te accepteren dat je het meest heeft geholpen (indien van toepassing). Je kunt dit doen door op het vinkje aan de linkerkant van het antwoord (onder de score) te klikken.
• Of wacht nog een paar dagen, aangezien recente niet-geaccepteerde vragen meestal wat meer aandacht trekken dan tho dat wordt vroeg geaccepteerd.

Een kwartgolf monopoolantenne “t hebben om een vlak te hebben. .. tenzij je wilt dat het EM-energie uitstralen met een bepaald rendement en patroon.

EM-straling vereist versnelde elektrische ladingen, wat meestal een spanningsverschil inhoudt tussen twee gescheiden gebieden in de ruimte. Een geleidend aardingsvlak is een bijzonder goed gebied van spanningsverschil van de spanning op delen van een (korte) monopoolantenne.

Anders zal het spanningsverschil ergens anders optreden, bijvoorbeeld rond de hand, arm en lichaam van een persoon die een VHF HT-radio vasthoudt met slechts een kwartgolf-zweep of “ducky” -antenne. En je lichaam is niet zo efficiënt als tegenwicht als een geleidend aardvlak.

Met een halfgolfdipoolantenne fungeert elke helft als een mooi uitgebalanceerd tegenstuk voor de andere helft, waarbij het oscillerende spanningsverschil tussen de twee wordt verdeeld. gelijke lengte helften, wat leidt tot een mooie symmetrie in het patroon van het EM-veld, wat helpt bij het creëren van een meer voorspelbaar RF (near and far field) stralingspatroon. Een geleidend grondvlak onder een kwartgolfmonopool leidt tot een vergelijkbare symmetrie in combinatie met het spiegelbeeld van het EM-veld.

Als er geen grondvlak is (of een andere goed ontworpen set tegenstellingen) onder een kortsluiting verticaal, wat ertoe leidt dat het RF-spanningsverschil zich bevindt tussen verschillende vaak willekeurig geplaatste geleidende objecten (toevoerleidingen, radiobehuizing, aardingsriemen, voedingskabels, regengoten, enz.) en verliesgevend vuil. , grondverliezen en mogelijk schokkend “RF in de hut”.

Het ARRL-antenneboek en het antennefysica-boek bevatten informatie over dit onderwerp. Ook veel leerboeken over elektromagnetische straling en antennes.

Opmerkingen

• Hartelijk dank voor de uitleg

Een verticale kwartgolfzweep met grondvlak past een gangbare truc toe in de praktische elektromagnetische straling. Het grondvlak genereert het spiegelbeeld van de zweep en dat spiegelbeeld gedraagt zich alsof het werd gevoed door een omgekeerd signaal. Het resultaat is als een verticale halve golf dipool in de vrije ruimte.

Theoretisch zou de grond een groot vlak oppervlak moeten zijn, maar zelfs een aantal afzonderlijke staven die zijn verbonden met de afscherming van de voedingscoaxkabel doen het werk acceptabel.

Als het grondvlak horizontaal is en de zweep verticaal, richt de resulterende antenne het signaal 360 graden horizontaal rond de zweepas. De golf in het verre veld is verticaal gepolariseerd (= verticaal elektrisch veld). De communicatie zou zwak zijn bij een station met een horizontale halve golf dipool.

De grondspiegeling is ook waar met een halve golf dipool. Het wordt gebruikt in korte golf radiocommunicatie over lange afstanden als een methode om de straal een beetje naar boven te richten om effectieve ionosfeerreflecties te krijgen. De hoogte van een horizontale dipool wordt aangepast aan de gewenste landingszone voor de ionosfeerreflectie. De activiteit van de zon varieert , dus het zorgvuldig lezen van weersvoorspellingen op de radio is essentieel voor optimale kortegolfcommunicatie.

MW-radiostations rond 1 MHz hebben vaak verticale zwepen. Het grondvlak is de echte grond.

Opmerkingen

• Hartelijk dank voor de uitleg

Waarom moet 1/4 golflengte een aardvlak hebben en 1/2 niet “t?

Hier is hoe ik er over denk, een 1/2 golflengte dipool is slechts twee 1/4 golflengte antennes rug aan rug, en beide kunnen worden beschouwd als het zweep- of grondvlak.

Of, een 1 / 4 golflengte verticaal is slechts 1/2 golflengte antenne met de grond vlak als het andere 1/4 golflengte-element. In dit geval beginnen we gewoon in het midden te meten in plaats van beide elementen te meten.

Of ze zijn beide in feite dezelfde antenne met alleen verschillende optimalisaties en compromissen voor het verkrijgen van de gewenste polarisatie, impedantie en directionele karakteristieken . Met de 1/2 golflengte dipool zijn beide elementen identiek. Bij de 1/4 golflengte is het ene element een draad en het andere een vlak of kegel. Er zijn eigenlijk veel variaties op dit thema, alleen deze twee komen het meest voor. Het noemen van een 1/4 golflengte en de andere 1/2 golflengte is niet precies een exacte beschrijving van beide, maar zo beschrijven we ze en denken we erover, omdat dit in de praktijk de meest prominente dimensie beschrijft van hoeveel ruimte ze innemen. .

We zouden deze antennes met 1/4 golflengte een “monopool” kunnen noemen, maar dat zijn ze niet, er zijn altijd twee polen. Met elektromagnetische apparaten is er geen noorden zonder een zuiden, geen links zonder een rechts, geen spanningspotentiaal zonder een aardreferentie. De reden dat deze antennes worden beschreven als 1/2 golflengte is ook een beetje willekeurig, het is zo lang als het moet zijn om de twee punten van nulstroom te bereiken voor de betreffende frequentie .

Als ik eenmaal ben gaan begrijpen dat veel hiervan gewoon een half willekeurige nomenclatuur is, maak ik me er niet al te veel zorgen over. Misschien is het misschien het beste om gewoon de conventionele namen van dingen te leren, houd de vergelijkingen die voor het ontwerp worden gebruikt, waar u ze kunt vinden, en maak u niet al te veel zorgen over waarom het is zoals het is. Het heeft tot nu toe voor mij gewerkt.