آشنایی کاربردی با آنتن ها 3

آنتن های تشدید:

در حالت كلی انتن ها به دو دسته تقسیم می شوند: 1- آنتن های تشدید 2- انتن های غیر تشدید . آنتن های تشدید آنتن هایی هستند كه طول انها مضربی از نصف طول موج باشد و لی در آنتن های غیر تشدیدی چنین نیست . ساخت آنتن های تشدیدی راحت تر است ولی گین آنها نسبت به آنتن های غیر تشدیدی كمتر می باشد . وقتی كه طول انتن برابر با یك طول موج كامل گردد پلاریته جریان در یك نیمه از انتن ، عكس نیمه دیگرخواهد شد . واضح است كه در چنین حالتی تشعشع در جهت عمود بر آنتن بسبب حذف میدان حاصل از یك نیم انتن توسط نیم آنتن دیگر برابر صفر می گردد . البته در جهاتی حداكثر تشعشع را خواهیم داشت ولی این جهات دیگر در امتداد عمود بر انتن نمی باشد.

یك آنتن تشدید معادل یك خط انتقال تشدید بوده و تمام آنتن هایی كه پس از دو قطبی ابتدایی بیان گردیدند بصورت آنتن های تشدید عمل می كنند . چنین آنتنی را می توان بصورت یك خط انتقال مدار باز در انتهای آن با یك طول تشدید در نظر گرفت . مثلاً ضریبی از ربع طول موج ( بنابراین طول آنتن ضریبی از نصف طول موج خواهد شد ) . پرتو تشعشعی یك سیم تشعشع كننده در فضای آزاد در درجه اول بستگی به طول آن دارد . برای یك دو قطبی نیم موج این پرتو ها مانند دو قطبی ابتدایی بوده ولی كمی صافتر خواهند شد . برای بدست آوردن فرمول پرتو تشعشعی ، پرتو تشعشعی یك دو قطبی ابتدایی را در طول آنتن جمع و یا انتگرال گرفته كه در نتیجه پرتو تشعشعی آنتن نیم موج مانند شكل زیر بدست می آید





پر تو های تشعشعی دو قطبی های تشدید بازاء طول های مختلف را مشاهده می نمائیم .


حال به تعریف چند كمیت مهم در مورد آنتن ها از جمله بهره آنتن ، بهره جهتی ، جهتداری ، مقاومت آنتن ، پهنای باند ، پهنای پرتو و پلاریزاسیون آنتن ها می پردازیم .

بهره آنتن:

تمام آنتن های عملی تشعشع خود را در جهت بخصوصی متمركز می سازند . بسته به نوع آنتن این تمركز زیاد و یا كم خواهد بود . بنابر این چگالی توان در آن جهت باید بیشتر از میزانی باشد كه آنتن بصورت تمام جهتی مورد استفاده قرار می گیرد . راه دیگر برای ارائه این تمركز تشعشع در سمت های بخصوصی اینست كه بگوئیم آنتن دارای بهره می باشد .

بهره جهتی :

این بهره ایست كه در جهت بخصوصی تعیین می شود و اغلب بصورت دسی بل بیان می شود و آن از نسبت چگالی توان تشعشعی توسط انتن در آن جهت به چگالی توانی كه توسط یك آنتن ایزوتروپیك تشعشع گردد . آنتن ایزوتروپیك در عمل وجود ندارد و منظور ما از آن یك انتن ایده آل است .بهره جهتی نسبت چگالی توان ها است و در نتیجه یك نسبت توان می باشد . بهره جهتی تمام آنتن های عملی بزرگتر از واحد است . بهره جهتی آنتن با افزایش طولش زیاد می شود . آنتن های غیر تشدید دارای بهره جهتی بیشتری نسبت به انتن های تشدید با طول های معادل خواهند بود .

جهتداری :

بهره جهتی بهره ای بود كه برای هر جهتی تعیین می شد اما جهتداری یا دایركتیویته حداكثر بهره جهتی در جهت یكی از گلبرگ های اصلی پرتو تشعشعی را گویند .

بهره توان:

نوع دیگر بهره در ارتباط با آنتن ، بهره توان آنست . توانی كه باید توسط یك آنتن ایزوتروپیك تشعشع شود تا شدت میدان مشخص را در فاصله معینی ایجاد سازد . در هر صورت ، توان عملی توانی است كه باید به آنتن جهتی تغذیه شود تا همان شدت میدان را در فاصله مذكور در جهت حداكثر تشعشع خود ارائه دهد . در بهره توان اتلاف آنتن نیز در نظر گرفته شده و فرمول آن A p =η.D : را می توان بصورت زیر نوشت بازدهی آنتن =η ( جهتداری ( حداكثر بهره جهتی =D بهره آنتن =A p جهتداری را توسط تئوری می توان محاسبه نمود ولی بهره آنتن دارای اهمیت عملی زیادی است . این دو در مورد آنتن های VHF,UHF تقریباً برابر یكدیگرند.

مقاومت آنتن :
مقاومت یك آنتن دارای دو جزء است . مقاومت تشعشعی آن كه نتیجه توانیست كه تبدیل به امواج الكترومغناطیسی می شود و همچنین مقاومت مربوط به اتلاف آنتن كه این دو مقاومت را در اینجا مورد بررسی قرار می دهیم .

مقاومت تشعشعی آنتن :

مقاوتی است كه اگر بجای آنتن قرار گیرد تمام توان تشعشعی آنتن را در خود تلف می سازد و بصورت نسبت توان تشعشعی آنتن به مجذور جریان در نقطه تغذیه بیان می شود . می باشد . این مقاومت قسمتی از امپدانس ورودی آنتن است و ac نبوده و یك مقاومت dc این یك مقاومت نام بسیار مناسبی نیز دارد . همچنین با در نظر گرفتن آن محاسبات مربوط به بازدهی آنتن بسیار ساده تر می شود .

اتلافات آنتن و بازدهی :

علاوه بر انرژی كه توسط یك آنتن تشعشع می شود مقداری از توان بصورت زیر تلف می گردد : 1- در مقاومت زمین و آنتن 2- تلفات تخلیه و كورونا 3- تلفات در دی الكتریك ها 4- جریان های گردابی كه در اجسام فلزی در محدوده میدان القایی انتن مانند سیم های مهاری و آنتن های دیگر القا می شود . نمایش داده می شود . جمع این دو مقاومت ، مقاومت كل آنتن بوده كه Rd تمام این اتلافات بصورت مقاومت همچنین امپدانس كل آنتن در طول تشدید نیز محسوب می گردد . برای دو قطبی های كوتاه با طول موثری متناسب با مجذور طول می باشد . می توان توسط جداول و (R r) كوچكتر از نصف طول موج ، مقاومت تشعشعی منحنی های مربوطه در كتابهای مرجع انتن این مقاومت را بصورت اندازه گیری و با محاسبه اغلب بدون در نظر گرفتن زمین بدست آورد .
بنابراین بازدهی آنتن عبارت است از :
η = R r /( R r+ R d)
R r = 790 (l / λ )^2

آنتن های فركانس كم و متوسط بسبب اینكه ساخت آنها در طول های تشدید بسیار بزرگشان مشكل است بازدهی زیادی ندارند . با طرح خوب در حال حاضر بازدهی آنتن ها در حدود 75 الی 95 درصد است كه این را با افزایش مقاومت تشعشعی در مقایسه با مقاومت اتلافی آنتن می توان بدست آورد .

نویسنده مقاله : منبع مقاله :
  • 25 بهمن 1395
  • 2812
طراحی سایت : رسانه گستر © 2002 - 2025