Η κεραία είναι μια μεταλλική συσκευή, που χρησιμοποιείται για τη μετάδοση και λήψη ραδιοηλεκτρομαγνητικών σημάτων, όπου αυτά τα σήματα αντιπροσωπεύουν ορισμένες πληροφορίες. Τα ραδιόφωνα έχουν σχεδιαστεί κυρίως για ασύρματη επικοινωνία για τη μετάδοση σημάτων μικροκυμάτων και ραδιοφώνου. Γενικά, οι κεραίες διατίθενται σε διαφορετικά μεγέθη και σχήματα. Υπάρχουν πολλοί λόγοι για τη χρήση κεραιών, αλλά ο κύριος λόγος είναι να παρέχουμε έναν απλό τρόπο μετάδοσης σημάτων ή δεδομένων. Υπάρχουν διαφορετικά τύπους κεραιών διαθέσιμο όπως Yagi Uda , Διάφραγμα, ανακλαστήρας, συρμάτινη κεραία και πολλά άλλα. Αυτό το άρθρο εξετάζει έναν από τους τύπους κεραιών όπως συρμάτινη κεραία – εργασία με εφαρμογές.
Ορισμός σύρματος κεραίας
Η συρμάτινη κεραία είναι ένας τύπος κεραίας ραδιοφώνου που περιλαμβάνει ένα μακρύ καλώδιο κρεμασμένο στο έδαφος. Το καλώδιο στην κεραία λαμβάνει τα σήματα και τα εκπέμπει περαιτέρω. Σε αυτήν την κεραία, το μήκος της συρμάτινης κεραίας δεν έχει καμία σχέση με το μήκος κύματός της. Το καλώδιο συνδέεται απλώς με τον πομπό ή τον δέκτη μέσω του δέκτη μιας κεραίας για τη μετάδοση ή τη λήψη των σημάτων. Αυτές οι κεραίες είναι γνωστές λόγω της ευκολίας εγκατάστασης και της φορητότητάς τους. Το διάγραμμα συρμάτινης κεραίας φαίνεται παρακάτω.
Σχεδιασμός συρμάτινης κεραίας
Η κατασκευή κεραιών με μακριά σύρματα είναι απλή γιατί το μήκος αυτής της συρμάτινης κεραίας είναι πολλαπλάσιο του λ/2. Γενικά, οι κεραίες που έχουν μήκος λ/2 ή λ/4 είναι γνωστές ως διπολική κεραία μισού κύματος . Αλλά μια κεραία που έχει μήκος μεγαλύτερο από λ/2 είναι γνωστή ως α μακρύ σύρμα κεραία . Άρα το μήκος μιας κεραίας με μακρύ καλώδιο θεωρείται πολλαπλάσιο του μισού μήκους κύματος. Έτσι, το μήκος της κεραίας με ένα μακρύ καλώδιο δίνεται ως (L = n λ/2).
Αυτά τα καλώδια είναι διατεταγμένα κάθετα ή οριζόντια, αλλά η κατεύθυνση είναι μερικές φορές ατημέλητη σε σχέση με το έδαφος. Η εξωτερική διέγερση σε αυτήν την κεραία παρέχεται σε όλες τις γραμμές τροφοδοσίας όπου η γραμμή τροφοδοσίας παρέχεται απλώς στο άκρο, στο κέντρο ή οπουδήποτε στη μέση του μήκους του σύρματος.
Εδώ η πόλωση της συρμάτινης κεραίας φαίνεται από την κατεύθυνση της κεραίας σε σχέση με το έδαφος. Η θέση του σημείου τροφοδοσίας αντιπροσωπεύει την κατεύθυνση του λοβού. Σε αυτή την απλή κατασκευή συρμάτινης κεραίας, ένα απλό αγώγιμο καλώδιο συνδέεται από άκρη σε άκρη μεταξύ των σταθμών εκπομπής και λήψης. Έτσι, η απευθείας σύνδεση με μακρύ καλώδιο μεταξύ των δύο άκρων θα επιτρέψει το σήμα από το σταθμό εκπομπής και θα εκπέμπει το σήμα έτσι ώστε να μπορεί να ληφθεί στο υπόλοιπο άκρο.
Πώς λειτουργεί η ενσύρματη κεραία;
Η κεραία με μακρύ καλώδιο είναι ένας συνδυασμός πολλών διπόλων μισού κύματος. Έτσι, η αρχή λειτουργίας του είναι η ίδια με τη διπολική κεραία μισού κύματος. Έτσι το μήκος αυτών των κεραιών είναι μεγαλύτερο σε σύγκριση με το μισό μήκος κύματος. Έτσι, όταν ένα μακρύ αγώγιμο καλώδιο απλώς διεγείρεται από την τάση εισόδου, στη συνέχεια οι φορείς φόρτισης θα μετακινηθούν με βάση το μισό του εφαρμοζόμενου σήματος. Εάν εφαρμοστεί το πρώτο μισό του σήματος, τότε οι φορείς φόρτισης θα βιώσουν ελκτική δύναμη, ενώ εάν χρησιμοποιηθεί αρνητικός μισός κύκλος, τότε οι φορείς φορτίου θα αντιμετωπίσουν απώθηση. Έτσι, η αθροιστική δράση αυτού του φορέα φορτίου στον αγωγό παράγει ένα ασταθές ηλεκτρικό πεδίο. Επομένως, το σήμα ακτινοβολείται με αυτόν τον τρόπο στο άλλο άκρο μέσω της μακράς συρμάτινης κεραίας.
Η κεραία με μακρύ καλώδιο είναι μεγαλύτερη σε σύγκριση με το μισό μήκος κύματος. Όταν το μήκος της μακράς συρμάτινης κεραίας αυξηθεί, τότε η κατευθυντικότητα θα βελτιωθεί επίσης. Είναι αξιοσημείωτο στην περίπτωση μιας κεραίας με μακρύ καλώδιο δηλαδή? για τη χαμηλότερη συχνότητα λειτουργίας, γενικά, το μήκος θεωρείται ως μισό μήκος κύματος και παρέχεται εξωτερική τροφοδοσία στο τέλος.
Τύποι κεραιών καλωδίων
Αυτές οι κεραίες ταξινομούνται σε διαφορετικούς τύπους και κάθε τύπος αναλύεται παρακάτω.
Σύντομη Διπολική Κεραία
Η απλή μορφή μιας συρμάτινης κεραίας είναι μια μικρή διπολική κεραία. Αυτό είναι ένα ανοιχτό κύκλωμα όπου το σήμα ή τα δεδομένα τροφοδοτούνται εντός του κέντρου. Σε αυτήν την κεραία, ο όρος 'κοντή' δεν αναφέρεται στο μέγεθος της κεραίας, αλλά βασικά, είναι το σχετικό μήκος κύματος. Αυτή η κεραία έχει δύο άκρα, όπου το ένα άκρο είναι ανοιχτό κύκλωμα και το υπόλοιπο άκρο τροφοδοτείται από μια πηγή AC. Το εύρος συχνοτήτων αυτής της κεραίας κυμαίνεται από 3KHz – 30MHz, επομένως χρησιμοποιείται κυρίως σε δέκτες χαμηλής συχνότητας.
Διπολική Κεραία
Η διπολική κεραία είναι μια από τις πιο σημαντικές μορφές κεραίας ραδιοσυχνοτήτων που περιλαμβάνει ένα ηλεκτρικά αγώγιμο σύρμα διαφορετικά ράβδος του μισού μήκους του μέγιστου προτιμώμενου μήκους κύματος. Το σύρμα ή η ράβδος χωρίζεται στο κέντρο μέσω ενός μονωτήρα, όπου κάθε άκρο στο κέντρο συνδέεται απλώς με τη γραμμή τροφοδοσίας μέσω ενός balun κανονικά σε ένα ομοαξονικό καλώδιο.
Αυτές οι κεραίες χρησιμοποιούνται ευρέως σε διαφορετικές ραδιοεπικοινωνίες. Αυτή η κεραία είναι πολύ απλή στη σχεδίαση και λειτουργεί σε τμήματα υψηλής συχνότητας, πολύ υψηλής συχνότητας και εξαιρετικά υψηλής συχνότητας του φάσματος RF. Ανατρέξτε σε αυτόν τον σύνδεσμο για να μάθετε περισσότερα Διπολική Κεραία .
Κεραία βρόχου
Μια κεραία βρόχου είναι ένα είδος ενσύρματης κεραίας που λαμβάνει πιο αποτελεσματικά ραδιοφωνικά σήματα σε σύγκριση με άλλες κεραίες. Αυτές θεωρούνται ως πιο αποδοτικές κεραίες από άλλες κεραίες επειδή καταναλώνουν λιγότερη ηλεκτρική ενέργεια και λειτουργούν με ένα ευρύ φάσμα συχνοτήτων (300 MHZ έως 3 GHz). Η απόδοση αυτής της κεραίας εξαρτάται κυρίως από διαφορετικούς παράγοντες όπως ο σχεδιασμός, η τοποθέτηση κ.λπ.
Στις κεραίες βρόχου, η κάμψη των συρμάτων μπορεί να σχηματίσει διαφορετικά σχήματα όπως κυκλικό, τριγωνικό, ορθογώνιο και ελλειπτικό. Αυτές οι κεραίες είναι πολύ απλές, ευέλικτες και φθηνές, επομένως χρησιμοποιούνται σε ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών που χρησιμοποιούνται σε συσκευές RFID για την ανίχνευση της θέσης του πομπού, που χρησιμοποιούνται ως πομποί UHF, χρησιμοποιούνται για τη λήψη κυμάτων HF σε ραδιοφωνικούς δέκτες κ.λπ.
Διπολική Κεραία Half-Wave
Ένας τύπος διπολικής κεραίας όπου το μήκος του διπόλου είναι το μισό του μήκους κύματος της στη συχνότητα λειτουργίας ονομάζεται διπολική κεραία μισού κύματος. Αυτή είναι μια πολύ διάσημη διπολική κεραία που είναι επίσης γνωστή μερικές φορές ως κεραία Hertz.
Αυτή η κεραία έχει μια απλή δομή συντονισμού για εφαρμογές μετάδοσης και λήψης. Αυτά είναι βασικά στοιχεία σε όλα τα σχήματα κεραιών, επειδή αυτές οι κεραίες βοηθούν στο σχεδιασμό διαφορετικών πολύπλοκων κεραιών. Το εύρος συχνοτήτων λειτουργίας αυτής της κεραίας είναι μεταξύ 3 kHz – 300 GHz.
Οι διπολικές κεραίες μισού κύματος χρησιμοποιούνται κυρίως σε δέκτες ραδιοφώνου και τηλεόρασης. Όταν αυτές οι κεραίες χρησιμοποιούνται με άλλο τύπο κεραίας, τότε δείχνει εξαιρετική απόδοση.
Διπολική κεραία διπλωμένη
Μια διπλωμένη διπολική κεραία είναι ένας τύπος κεραίας που περιλαμβάνει δύο αγωγούς. Αυτοί οι αγωγοί συνδέονται απλά σε δύο πλευρές και διπλώνονται για να σχηματίσουν μια κυλινδρική κλειστή μορφή. Το μήκος του διπόλου είναι το μισό του μήκους κύματος. Έτσι, είναι γνωστή ως διπολική κεραία διπλωμένη σε μισό κύμα. Το εύρος συχνοτήτων αυτής της διπλωμένης διπολικής κεραίας κυμαίνεται από 3 KHz έως 300 GHz και είναι η πιο συχνά χρησιμοποιούμενη από τους δέκτες τηλεόρασης.
Μονόπολη κεραία
Μια μονοπολική κεραία είναι μια κεραία μετάδοσης ραδιοφώνου που περιλαμβάνει έναν μόνο αγωγό που συνήθως τροφοδοτείται στη βάση μιας κεραίας μέσω μιας πηγής τάσης. Αυτή η κεραία είναι μια πολύ απλή και μονοσύρματη κεραία που συνήθως τοποθετείται κατακόρυφα και χρησιμοποιείται κανονικά τόσο για τη μετάδοση όσο και για τη λήψη σημάτων. Έτσι χρησιμοποιούνται για ραδιοτηλεοπτικούς ή επικοινωνιακούς σκοπούς. Οι μονοπολικές κεραίες λειτουργούν σε χαμηλότερες ζώνες RFID (2,2 έως 2,6 GHz), μεσαίες ζώνες RFID (5,3- έως 6,8 GHz) και ανώτερες ζώνες RFID (8,7 έως 9,5 GHz).
Ελικοειδής Κεραία
Η ελικοειδής κεραία είναι ένα είδος συρμάτινης κεραίας που είναι επίσης γνωστή ως έλικα, επειδή το σχήμα αυτής της κεραίας είναι έλικα. Το εύρος συχνοτήτων αυτής της κεραίας είναι περίπου 30MHz – 3GHz. Αυτή λοιπόν η ελικοειδής κεραία λειτουργεί στην περιοχή των VHF & UHF.
Μια ελικοειδής κεραία χρησιμοποιείται για τη μετάδοση και λήψη σημάτων VHF, χρησιμοποιείται για δορυφορικές και διαστημικές επικοινωνίες και για ραδιοαστρονομία, δημιουργεί επικοινωνίες μεταξύ της σελήνης και της Γης. Ανατρέξτε σε αυτόν τον σύνδεσμο για να μάθετε περισσότερα Ελικοειδής Κεραία .
Ευρυζωνικά δίπολα
Η ευρυζωνική διπολική κεραία είναι ένας τύπος ενσύρματης κεραίας που απλώς παρέχει εξαιρετική απόδοση για κυρίως κυκλώματα μικρής έως μεσαίας εμβέλειας. Για κυκλώματα επικοινωνίας μικρής εμβέλειας σε χαμηλότερες συχνότητες, το σχέδιο ακτινοβολίας αυτής της κεραίας έχει υψηλή γωνία απογείωσης. Ομοίως, για κυκλώματα επικοινωνίας μεσαίου εύρους σε υψηλότερες συχνότητες, το σχέδιο ακτινοβολίας αυτής της κεραίας έχει χαμηλότερες γωνίες απογείωσης.
Κεραία τριφυλλιού
Μια κεραία τριφυλλιού είναι ένα είδος συρμάτινης κεραίας που είναι πολωμένη κυκλικά και το σχέδιο ακτινοβολίας αυτής της κεραίας είναι το ίδιο με μια διπολική κεραία. Αυτή η κεραία περιλαμβάνει κυρίως τουλάχιστον 3 ή 4 πλαίσια τα οποία συνδέονται παράλληλα και επίσης συστρέφονται με συγκεκριμένο τρόπο για να αποκτήσουν κυκλική πόλωση.
Gain of Wire Antenna
ο Κέρδος κεραίας είναι η ικανότητα της κεραίας να εκπέμπει λιγότερο ή περισσότερο προς οποιαδήποτε κατεύθυνση σε σύγκριση με μια θεωρητική κεραία. Αυτό το κέρδος απλώς υποδεικνύει πόσο ισχυρή μια κεραία μπορεί να μεταδώσει ή να λάβει ένα σήμα σε μια συγκεκριμένη κατεύθυνση. Το κέρδος της συρμάτινης κεραίας είναι?
Για το κοντό δίπολο είναι 1,5 (1,76 dBi) & για
Το δίπολο μισού κύματος, ανεβαίνει στο 1,64 (2,15 dBi). Κάντε κλικ εδώ για να μάθετε περισσότερα σχετικά Κέρδος κεραίας.
Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα
ο πλεονεκτήματα των συρμάτινων κεραιών περιλαμβάνουν τα ακόλουθα.
- Η κατασκευή αυτής της κεραίας είναι απλή
- Αυτές οι κεραίες παρέχουν ικανοποιητικό κέρδος και κατευθυντικότητα.
- Αυτές οι κεραίες έχουν ευκρινή κατευθυντικά μοτίβα.
- Αυτά δεν είναι ακριβά.
- Σε χαμηλές κατακόρυφες γωνίες, απλώς εστιάζει στην ακτινοβολία
- Ακτινοβολούν σε οποιοδήποτε εύρος συχνοτήτων για το οποίο το συνολικό τους μήκος δεν είναι κάτω από λ/2.
ο μειονεκτήματα των συρμάτινων κεραιών περιλαμβάνουν τα ακόλουθα.
- Σε χαμηλές συχνότητες, η διπολική κεραία παρουσιάζει μεγάλο μέγεθος.
- Οι κεραίες βρόχου έχουν μικρό κέρδος, είναι δύσκολο να συντονιστούν και είναι εξαιρετικά στενής ζώνης.
- Το μέγεθος των ελικοειδών κεραιών είναι ογκώδες και αποσυντονίζονται πολύ εύκολα από κοντά αντικείμενα.
- Οι συρμάτινες κεραίες χρειάζονται ένα κατάλληλο σύστημα αντιστοίχισης για να έχουν καλύτερα αποτελέσματα.
- Αυτές οι κεραίες χρειάζονται ένα αντίστοιχο σύστημα ή μονάδα δέκτη.
Εφαρμογές
ο εφαρμογές συρμάτινων κεραιών περιλαμβάνουν τα ακόλουθα.
- Οι συρμάτινες κεραίες χρησιμοποιούνται ευρέως ως κεραίες λήψης στις ζώνες μικρού μήκους, μεσαίου κύματος και μακρών κυμάτων.
- Αυτές οι κεραίες χρησιμοποιούνται στην επικοινωνία από σημείο σε σημείο μεγάλης απόστασης λόγω της απλής δομής τους.
- Αυτές οι κεραίες χρησιμοποιούνται σε πλοία, διαστημικά σκάφη, κτίρια, αυτοκίνητα, δορυφόρους, πυραύλους, επικοινωνίες μικροκυμάτων και εφαρμογές πολύ υψηλού κέρδους.
Έτσι, αυτή είναι μια επισκόπηση του σύρματος κεραίες – λειτουργούν με εφαρμογές. Παραδείγματα κεραίας καλωδίων είναι? διπολική κεραία, κεραία έλικας, μονόπολη κεραία & κεραία βρόχου. Εδώ είναι μια ερώτηση για εσάς, ποια είναι η λειτουργία μιας κεραίας;
