Антенна — это воздушная или металлическая конструкция, преобразующая электрический ток в ЭМ (электромагнитные) волны. Они в основном используются для передачи и приема неионизирующих электромагнитных полей, которые включают микроволны, радиоволны, ИК-излучение и видимый свет. Антенны доступны в различных типах, размерах и формах. Маленькие антенны используются на крыше вашего дома для просмотра телевизора, тогда как большие антенны используются для захвата сигналов от спутники . Точно так же рамочная антенна в радиосвязи является очень популярным преобразователем из-за ее уникальных характеристик, а также универсального применения. Зная основные концепции и преимущества этой антенны, мы можем понять ее значение в современных системах связи. Итак, в этой статье представлена краткая информация о рамочная антенна , их типы, работа и применение.
Что такое рамочная антенна?
Определение рамочной антенны: тип радиоантенны, которая представляет собой катушку провода или петлю путем изгиба в форме петли. По петле этой антенны проходит радиочастотный ток. Петля антенны может различаться по форме, размеру и ориентации, что влияет на характеристики антенны. символ рамочной антенны показано ниже.
Эффективность рамочной антенны в основном определяется ее размерами и рабочей частотой. Меньшие типы чувствительны, особенно к магнитной составляющей электромагнитного поля, поэтому эти антенны известны как магнитные рамочные антенны. Характеристики этой антенны сделают их менее уязвимыми к помехам и электрическим шумам, поэтому она очень полезна для таких приложений, как любительская радиосвязь и прием коротковолнового радио.
Проектирование и работа рамочной антенны
Эта антенна имеет катушку, по которой проходит радиочастотный ток. Этой петле можно придать любую форму, сгибая проволоку в разные формы, поэтому формы рамочной антенны являются; прямоугольные, круглые, квадратные, шестиугольные или треугольные в зависимости от удобства дизайнера. Ток в этой антенне будет находиться в пределах фазы, а магнитное поле перпендикулярно всей петле, по которой протекает ток.
Эти антенны обычно работают на основе электромагнитная индукция Принцип, который означает, что всякий раз, когда присутствует радиочастотная энергия, она генерирует переменное магнитное поле, которое, в свою очередь, индуцирует ток внутри контура, тем самым обеспечивая передачу (или) прием сигналов. Ток внутри контура создаст электрическое поле, которое излучает энергию, подобную электромагнитной волне, обеспечивая радиосвязь. частота рамочной антенны Диапазон частот от 300 МГц до 3 ГГц. Производительность этой антенны можно улучшить с помощью многочисленных мер, таких как улучшение формы антенны и материала конструкции петли.
Характеристики рамочной антенны такие же, как у монополей и диполей, поскольку они недороги и очень просты в изготовлении. Эти антенны доступны в различных формах, хотя основные характеристики диаграммы направленности в основном не зависят от формы петли. Подобно монополям и диполям, электрическая длина влияет на эффективность антенны, электрический размер петли будет определять эффективность антенны.
Типы рамочной антенны
Существуют разные типы рамочных антенн в зависимости от разных факторов, таких как; размер петли, конфигурация и ориентация, которые обсуждаются ниже.
Маленькие рамочные антенны
Маленькие или магнитные типы
имеют меньшую окружность, составляющую < 1/10 длины волны рабочей частоты. Эти типы антенн очень компактны, поэтому используются в портативных приложениях и установках с ограниченным пространством. Эти антенны могут обеспечить хорошие характеристики, несмотря на их крошечный размер; усиление и эффективность излучения, особенно при настройке через конденсатор.
В основном они используются в качестве приемных антенн, хотя иногда они редко используются для передачи, несмотря на их пониженную эффективность и меньшую окружность контуров. Лучшим примером рамочной антенны меньшего размера является ферритовая антенна или рамочная антенна, которая используется почти в радиовещательных радиостанциях AM. Диаграмма направленности этих антенн самая высокая в направлениях в плоскости петли, поэтому она перпендикулярна максимуму больших рамок.
Большие рамочные антенны
Эти антенны также известны как полноволновые рамочные или саморезонансные рамочные антенны, где эти антенны имеют длину > 1/10 окружности рабочей частоты. длина волны . Эти антенны очень эффективны по сравнению с антеннами других типов с точки зрения передачи и приема. Эти антенны имеют более высокий коэффициент усиления по сравнению с небольшими рамочными антеннами.
Таким образом, их можно использовать в различных приложениях, таких как; радиопеленгация, радиоастрономия и дальняя связь. Диаграмма направленности этой антенны представляет собой двухлепестковую диаграмму направленности на раскрытии с максимумом в обоих направлениях, а полноволновые резонансы перпендикулярны плоскости петли.
Многооборотные рамочные антенны
Эти антенны имеют различные витки провода (или) другой проводящий материал, который увеличивает эффективную область петли. Эти антенны имеют улучшенное усиление и более высокую радиационную стойкость по сравнению с одновитковыми петлями. Эти антенны используются в различных приложениях, таких как; определение радионаправления, низкочастотная связь и зондирование магнитного поля.
Горизонтальные рамочные антенны
Рамочная антенна, ориентированная горизонтально, называется горизонтальной рамочной антенной. Эти типы антенн также называются антеннами небесной волны, которые обычно используются для связи на большие расстояния из-за их способности улавливать сигналы, отраженные от ионосферы.
Вертикальные рамочные антенны
Рамочная антенна, ориентированная вертикально, называется вертикальной рамочной антенной. Эти антенны очень эффективны при улавливании сигналов земных волн. Эти типы антенн часто используются для пеленгации и связи на малом расстоянии.
Диаграмма излучения
диаграмма направленности рамочной антенны показано ниже. Диаграмма направленности этой антенны аналогична короткому горизонтальному дипольная антенна . На следующем рисунке очень четко показаны диаграммы направленности для различных углов петли. Касательные линии под углом 0 градусов указывают на вертикальную поляризацию, а линия под углом 90° указывает на горизонтальную поляризацию.
поляризация рамочной антенны поляризован горизонтально или вертикально в зависимости от положения источника. Горизонтальная поляризация указывается в середине горизонтальной стороны, тогда как вертикальная поляризация указывается в середине вертикальной стороны в зависимости от формы антенны. Как правило, небольшая рамочная антенна является линейно поляризованной, поэтому всякий раз, когда эта антенна расположена наверху передвижного приемника, где выход приемника напрямую подключен к измерителю, она становится большим пеленгатором.
Преимущества и недостатки
преимущества рамочных антенн включая следующее.
- Размер рамочной антенны компактен и прост в конструкции, что обеспечивает гибкость и мобильность при размещении.
- Они недорогие и их не просто настраивать движениями рук.
- Они способны работать рядом с другими типами антенн без каких-либо помех.
- Эти антенны легкие.
- Подходит для портативных приложений, таких как пеленгация и т. д.
- Эти антенны доступны в различных вариантах, например; Антенна Адкока, антенна клеверного листа, петля Алфорда, антенна Беллини-Този и многие другие.
- Эти антенны имеют особенно маленькие петли, которые обеспечивают множество ключевых преимуществ в радиосвязи, поскольку они демонстрируют низкий уровень шума электрического поля и делают их удобными для использования в местах с высокими помехами.
- Эти антенны показывают направленную диаграмму направленности и очень полезны в определенных ситуациях.
- Небольшая петля этой антенны обычно используется в качестве магнитного диполя.
- Эта антенна имеет направленные свойства.
- В этой антенне наведенная ЭДС вокруг контура антенны должна быть эквивалентна отклонению только между двумя вертикальными гранями.
- Диаграмма направленности этой антенны не зависит от формы петли.
- Токи имеют одинаковые фазы и величины по всему контуру антенны.
Недостатки рамочной антенны включая следующее.
- Эффективность передачи контура антенны крайне низкая.
- Эта антенна не подходит для высоких частот.
- Два нуля диаграммы направленности этой антенны могут привести к неоднозначности в 180 градусов.
- Эти антенны имеют плохое усиление, их трудно настроить и они чрезвычайно узкополосны.
- У них снижена портативность.
- Рамочные антенны в качестве пеленгаторов не способны различать пеленг удаленного передатчика и его взаимный пеленг.
- Эффективность антенн с маленькими петлями низкая, поэтому их используют на более низких частотах в качестве приемных антенн.
- Антенны с маленькими петлями имеют чрезвычайно низкие значения сопротивления излучения, поэтому из-за высокого уровня протекания тока возникают потери мощности в виде тепла.
Приложения/Использование
Использование или применение рамочных антенн включает следующее.
- Эти антенны используются в беспроводных сетях. системы связи нравиться беспроводные сенсорные сети (WSN), беспроводная передача энергии (БПЭ) системы и RFID системы.
- Эти антенны используются в широком спектре приложений.
- Они используются в системах приемников вещания, а для AM-радио служат встроенными антеннами.
- Большие рамочные антенны используются в пеленгаторном оборудовании авиационных приемников и низкочастотных системах RFID.
- Они используются в приемниках ВЧ, СЧ и коротких волн.
- Эти антенны используются в передатчиках УВЧ.
- Эти антенны используются для приема высокочастотных волн в радиоприемниках.
- Они используются для приема радиовещательного сигнала в длинноволновых и средневолновых диапазонах.
- Эти антенны очень популярны среди радиолюбителей для использования в диапазоне высоких частот.
- Эти антенны используются в беспроводных устройствах малого радиуса действия и системах RFID с развитием беспроводной связи и Интернет вещей (Интернет вещей).
Таким образом, это обзор рамочной антенны , работа, виды, преимущества, недостатки и применение. Эти антенны представляют собой гибкие устройства радиосвязи, которые хорошо известны своими направленными свойствами, универсальностью, устойчивостью к электрическим помехам и компактными размерами. Эти антенны работают на основе электромагнитной индукции и используются в современных системах связи, радиосвязи, радиолокационного обнаружения, коротковолнового радиоприема и т. д. Вот вам вопрос, что такое дипольная антенна?
