Elementy napędzane i pasożytnicze
| Część serii o |
| antenach |
|---|
 |
W układzie antenowym złożonym z wielu elementów przewodzących (zwykle metalowych prętów) element napędzany lub element aktywny jest elektrycznie połączony z odbiornikiem lub nadajnikiem , podczas gdy element pasożytniczy lub pasywny promiennik nie jest.
Elementy napędzane
W wieloelementowym układzie antenowym (takim jak antena Yagi – Uda ) elementem napędzanym lub elementem aktywnym jest element anteny (zwykle metalowy pręt), który jest elektrycznie połączony z odbiornikiem lub nadajnikiem . W antenie nadawczej jest napędzany lub wzbudzany przez prąd o częstotliwości radiowej z nadajnika i jest źródłem fal radiowych. W antenie odbiorczej zbiera przychodzące fale radiowe do odbioru i przekształca je w niewielkie oscylujące prądy elektryczne , które są doprowadzane do odbiornika . Anteny wieloelementowe, takie jak Yagi, zwykle składają się z elementu napędzanego, podłączonego do odbiornika lub nadajnika za pomocą linii zasilającej oraz szeregu innych elementów, które nie są napędzane, zwanych elementami pasożytniczymi . Element napędzany jest często dipolem . Elementy pasożytnicze działają jak rezonatory i sprzęgają się elektromagnetycznie z elementem napędzanym i służą do modyfikowania charakterystyki promieniowania anteny, kierując fale radiowe w jednym kierunku, zwiększając zysk anteny .
Antena może mieć więcej niż jeden napędzany element, chociaż najpopularniejsza antena wieloelementowa, Yagi, zwykle ma tylko jeden. Na przykład anteny nadawcze dla stacji radiowych AM często składają się z kilku promienników masztowych , z których każdy działa jako półfalowy element napędzany jednobiegunowo , tworząc określony wzór promieniowania . Układ dwuelementowy z elementami oddalonymi od siebie o ćwierć długości fali ma wyraźny wzór promieniowania kardioidalnego , gdy drugi element jest napędzany ze źródłem przesuniętym w fazie o -90° względem pierwszego elementu. Antena logarytmiczno-okresowa (LPDA) składa się z wielu elementów dipolowych o malejącej długości, z których wszystkie są napędzane. Jednakże, ponieważ są one różnej długości, tylko jeden z wielu dipoli jest w rezonansie z daną częstotliwością, więc tylko jeden jest napędzany na raz. Sterowany dipol zależy od częstotliwości sygnału . Tablice fazowane mogą mieć setki sterowanych elementów. Domowe wielopasmowe anteny telewizyjne na ogół składają się z hybrydy między UHF Yagi z jednym napędzanym dipolem i okresowym logarytmem dla VHF za tym z naprzemiennymi elementami aktywnymi. Napędzane elementy między UHF i VHF są następnie łączone i często dopasowywane do 75-omowego koncentrycznego przewodu doprowadzającego do odbiornika.
Kiedy w szyku antenowym jest mowa o „elemencie napędzanym”, często zakłada się, że inne elementy nie są napędzane (tj. pasożytnicze, pasywne ) i że układ jest ściśle sprzężony (odstęp znacznie poniżej długości fali ).
Elementy pasożytnicze
W antenie radiowej elementem pasożytniczym lub pasywnym radiatorem jest element przewodzący, zwykle metalowy pręt, który nie jest elektrycznie połączony z niczym innym. Anteny wieloelementowe, takie jak antena Yagi – Uda, zazwyczaj składają się z „ elementu napędzanego ”, który jest podłączony do odbiornika radiowego lub nadajnika za pośrednictwem linii zasilającej , oraz elementów pasożytniczych, które nie są. Zadaniem elementów pasożytniczych jest modyfikacja charakterystyki promieniowania fal radiowych emitowanych przez element napędzany, skierowanie ich w wiązkę w jednym kierunku, zwiększenie kierunkowości ( zysku ) anteny . Pasożytniczy element robi to, działając jako pasywny rezonator , coś jak pudło rezonansowe gitary, pochłaniając fale radiowe z pobliskiego napędzanego elementu i ponownie emitując je z inną fazą . Fale z różnych elementów anteny interferują , wzmacniając promieniowanie anteny w pożądanym kierunku i eliminując fale w niepożądanych kierunkach.
Elementy pasożytnicze w antenie Yagi są montowane równolegle do elementu napędzanego, przy czym wszystkie elementy są zwykle w linii prostopadłej do kierunku promieniowania anteny. To, jaki wpływ ma element pasożytniczy na charakterystykę promieniowania, zależy zarówno od jego odległości od następnego pierwiastka, jak i od jego długości. Elementem napędzanym anteny jest zwykle dipol półfalowy , którego długość jest równa połowie długości fali użytych fal radiowych. Elementy pasożytnicze są dwojakiego rodzaju. „ Odbłyśnik ” jest nieco dłuższy (około 5%) niż połowa długości fali. Służy do odbijania fal radiowych w przeciwnym kierunku. „ Dyrektor ” jest nieco krótszy niż połowa długości fali; służy do zwiększenia promieniowania w danym kierunku. Antena Yagi może mieć reflektor po jednej stronie elementu napędzanego i jeden lub więcej direktorów po drugiej stronie. Jeśli wszystkie elementy są w płaszczyźnie, zwykle stosuje się tylko jeden odbłyśnik, ponieważ dodatkowe dają niewielką poprawę wzmocnienia, ale czasami dodatkowe odbłyśniki montuje się nad i pod płaszczyzną anteny na pionowym wsporniku na końcu.
Wszystkie elementy montowane są zwykle na metalowej belce lub wsporniku wzdłuż centralnej osi anteny. Chociaż czasami elementy pasożytnicze są izolowane od belki nośnej, często są do niej zaciskane lub przyspawane bezpośrednio, połączone z nią elektrycznie. Nie wpływa to na ich działanie, ponieważ rozkład napięcia RF wzdłuż elementu jest maksymalny na końcach i spada do zera (posiada węzeł ) w punkcie środkowym, w którym przymocowana jest uziemiona wiązka.
Dodatek elementów pasożytniczych daje coraz mniejszą poprawę zysku anteny. Dodanie reflektora do dipola, aby uzyskać 2-elementowy Yagi, zwiększa wzmocnienie o około 5 dB w stosunku do dipola. Dodanie do tego reżysera, aby uzyskać 3-elementowy Yagi, daje wzmocnienie około 7 dB w stosunku do dipola. Jako praktyczna zasada, każdy dodatkowy element pasożytniczy poza tym dodaje około 1 dB wzmocnienia.
W przykładzie elementu pasożytniczego, który nie ma kształtu pręta, pasożytnicza antena mikropaskowa jest czasami montowana nad inną napędzaną anteną krosową. Ta kombinacja anten rezonuje z nieco niższą częstotliwością niż oryginalny element. Jednak głównym efektem jest znaczne zwiększenie szerokości pasma impedancji anteny. W niektórych przypadkach przepustowość można zwiększyć o współczynnik 10.
Nie wszystkie typy anten wieloelementowych z cienkimi przewodami mają elementy pasożytnicze. Logiczna antena okresowa jest podobna z wyglądu do Yagi, ale wszystkie jej elementy są elementami napędzanymi, podłączonymi do nadajnika lub odbiornika.
Dalsza lektura
- „11,1”. ARRL Antenna Book for Radio Communications (23 wyd.). 2015. ISBN 978-1625950444 .