Monopole Anten : Tasarım, Çalışma, Çeşitleri ve Uygulamaları

'Guglielmo Marconi' adlı bir radyo öncüsü, 1895'te tek kutuplu bir anten icat etti ve radyo iletişimindeki ilk tarihi deneyleri sırasında 1896 yılında patentini aldı. Dolayısıyla bu anten aynı zamanda Marconi anteni olarak da bilinir. bu yarım bir dipol anten iletken bir yer düzlemi üzerinde düzenlenmiştir. Çeyrek dalga tek kutuplu anten, bu antenin radyo dalgalarının dalga boyunun yaklaşık 1/4'ü kadar olduğu en yaygın türdür. Bunlar antenler internet ağlarında ve mobil iletişimde kullanılır. Bu nedenle, bu makale bir genel bakışı tartışıyor tek kutuplu anten – uygulamalarla çalışmak.

Monopol Anten Tanımı

Bir yer düzleminin üzerine dikey olarak monte edilmiş düz çubuk şeklinde bir iletken içeren bir radyo anteni türü, tek kutuplu anten olarak bilinir. Bu anten basit ve tek telli bir antendir, esas olarak kablosuz iletişim sistemlerinde yaygın olarak kullanılan sinyalleri hem iletmek hem de almak için kullanılır.

Tek kutuplu bir antende iletken çubuk, esas olarak radyo dalgaları için açık bir rezonatör gibi çalışır ve uzunluğu boyunca gerilim ve akım dalgalarını sabitleyerek salınır. Antenin uzunluğu, istenen radyo dalgası dalga boyuna bağlı olarak basitçe belirlenir. Tek kutuplu anten frekans aralığı, 3,7 dBi ortalama kazançla 1,7-2 GHz arasındadır.

Monopol Anten Tasarımı

Bir tek kutuplu anten, neredeyse bir tür yer düzleminin üstüne monte edilmiş bir dipol antenin ½'sidir (yarısıdır). Böylece, bu anten aşağıda gösterildiği gibi 'L' uzunluğunda sonsuz bir yer düzlemine monte edilmiştir. Görüntü teorisine göre, yer düzlemindeki alanlar, ikinci diyagramda gösterilen boş alan içindeki anten aracılığıyla bulunabilir. Bu, tek kutuplu antenin L'sinin (uzunluğunun) iki katı olan bir çift kutuplu antendir.

Birinci şekilde yer düzlemindeki alanlar alanlara eşittir. Bu şekil içinde yer düzlemi altındaki tek kutuplu antenin alanları sıfırdır. Tek kutuplu antenin yönlülüğü, doğrudan bir dipol antenle ilgilidir. Bir dipol antenin 2L uzunluğundaki yönlülüğü D1 ise, o zaman tek kutuplu antenin 'L' uzunluğundaki yönlülüğü D1+3 olacaktır, bu da tek kutuplu antenin yönlülüğünün dipol antenin yönlülüğünün iki katı olduğu anlamına gelir. Bunun temel nedeni sadece yer düzleminin altında radyasyon olmamasıdır; böylece anten verimli bir şekilde “yönlendirici” olarak ikiye katlanır.

Monopol Anten Çalışma Prensibi

Tek kutuplu bir antenin çalışma prensibi; güç bir monopole beslendiğinde, antenin monte edildiği zemin düzleminin üzerindeki uzunluğuna dikey olarak tüm yönlerde benzer şekilde yayılır. Bu antenin radyasyon modeli çok yönlüdür, bu nedenle antene dik açılarda tüm yönlerde eşdeğer güçle ışıma yapar. Antenden yayılan güç, antenin ekseni üzerindeki tepe noktasında sıfıra düşen radyasyon yoluyla yükseklik açısı ile değişir.

Tek Kutuplu Anten Radyasyon Modeli

Radyasyon modeli, antenin dalga cephesi emisyonunun veya alımının, antenin işlevini ve yönlülüğünü kolayca tanıyabilmesi için gücünü belirtmek üzere temsilidir.

Antenden güç yayıldığında, uzak ve yakın alan bölgeleri üzerinde bir etkisi vardır. Radyasyon paterni, herhangi bir antenden açısal konum ve radyal mesafe fonksiyonu olarak grafiksel olarak çizilebilir. Tek kutuplu antenin radyasyon paterni aşağıda gösterilmiştir.

Tek kutuplu antenin radyasyon modeli çok yönlüdür, bu nedenle tek kutuplu antene dikey olan tüm yönlerde eşit güç yayar. Antenin yayılan gücü, anten ekseni üzerindeki tepe noktasında sıfıra düşen radyasyon tarafından yükseklik açısı ile değişir. Dikey olarak polarize radyo dalgaları yayar.

Yukarıdaki şemada, farklı uzunluklara sahip üç tek kutuplu anten grafiğinin dikey radyasyon modelleri tamamen iletken bir zemin üzerine monte edilmiştir.

Herhangi bir yükseklik açısında hattın kaynaktan radyal mesafesi, o yükseklikteki yayılan güç yoğunluğu ile basitçe orantılıdır. Radyal eksen, çeyrek dalga monopole ve desibel-izotropik göreli güç yoğunluğu içinde ayarlanır. Böylece, 0.25λ mavi renkli çeyrek dalga tek kutuplu dalga, bir dipol anten modelinin üst yarısına eşit bir modele sahiptir. 0,5λ yeşil renkli yarım dalga monopol, yatay yönlerde daha fazla güç yayar. Tek kutuplu antenin en yüksek yatay radyasyonu, 0,625λ ile kırmızı renkli dalga uzunluğunda kolayca elde edilebilir.

0.5λ'nın üzerindeki yarım dalga boyu uzunluklarındaki radyasyon modeli, gökyüzüne yönlendirilen ikinci bir konik lob aracılığıyla iki lob'a ayrılır. 0,625λ'daki en yüksek değer, yüksek açılarda iki lobun ters faz radyasyonunun dikey loba daha fazla güç sıkıştırmayı iptal etmesi nedeniyle oluşur.

Monopol Anten Çeşitleri

Aşağıda tartışılan kırbaç, sarmal, lastik ördek rasgele tel, şemsiye, direk radyatör, ters L, T-anten, yer düzlemi, katlanmış tek kutuplu ve ters F gibi farklı tek kutuplu anten türleri vardır.

Çubuk anten

Kırbaç anten, bir tür tek kutuplu antendir ve kolayca çatlamaması için çok esnektir. Bu antenin adı, bir kez rahatsız edildiğinde ortaya çıkan kırbaç benzeri hareketten türetilmiştir. Bu anten basitçe düz esnek bir çubuk veya tel içerir ve bu antenin alt kısmı basitçe radyo vericisine veya alıcısına bağlanır.

Taşınabilir telsizler için, bu antenler sıklıkla birbirine kenetlenen bir dizi teleskopik metal boru ile tasarlanır, bu nedenle kullanılmadıklarında geri çekilebilirler. Daha uzun kamçılar, esas olarak araçlara ve yaklaşık olarak bir tel çekirdeğe sahip esnek bir fiberglas çubukla tasarlanmış ve 11 m uzunluğa kadar olabilen yapılara monte edilmek üzere tasarlanmıştır. Bu antenin mükemmel uzunluğu, radyo dalgalarının dalga boyu ile belirlenebilir.

HF, UHF ve VHF radyo bantlarında en sık kullanılan monopol antenlerdir. Bunlar, FM radyolar, telsiz telefonlar, el telsizleri, Wi-Fi özellikli cihazlar, telsizler ve müzik setlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bunlar, araç radyoları için araçlara ve ayrıca araçlar ve uçaklar için 2 yönlü radyolara bağlanır.

sarmal anten

Bir sarmal anten, sarmal biçimde sarılmış en az bir veya daha fazla iletken tel içerir. Sarmal bir anten bir sarmal telle tasarlandığında, bu anten monofilar olarak bilinirken, bir sarmal içinde minimum 2 veya 4 tel ile tasarlanan antenler bu durumda dörtlü/iki telli olarak adlandırılır. Hakkında daha fazla bilgi edinmek için lütfen bu bağlantıya bakın – sarmal anten .

Rastgele Tel Anten

Rastgele bir tel anten, telin düz olduğu veya yeterli teli havaya sokmak için duvarlar veya ağaçlar arasında ileri geri gerildiği yerde zemin üzerinde asılı duran uzun bir tel içerir. Anten yapısındaki büyük değişkenlik nedeniyle verimlilik bir düzeltmeden diğerine değişebilir.

Rastgele tel antenler, kısa dalga, orta dalga ve uzun dalga bantlarında alıcı antenler olarak yaygın şekilde kullanılır ve bu antenler, bu bantlarda verici antenler olarak esas olarak acil durum veya geçici verici istasyonlarında, küçük dış mekanlarda ve daha kalıcı antenlerin ulaşamadığı yerlerde kullanılır. monte edilmek

Lastik Ördek Anteni

Lastik ördek anteni, temel yüklü bir kamçı anten gibi oldukça çalışan kısa bir tek kutuplu antendir. Bu anten, anteni korumak için plastik veya kauçuk bir kılıf içinde kapatılmış dar, sarmal şekilli yaylı bir tel içerir. Bu antenler esas olarak UHF ve VHF frekanslarında kullanışlı el telsizi ekipmanında kullanılır.

Bu antenler, telsizler, tarayıcılar, taşınabilir alıcı-vericiler gibi çeşitli taşınabilir radyo cihazlarında ve güvenlik ve sağlamlığın elektromanyetik performanstan daha öncelikli olduğu yerlerde kullanılır. Bu anten çok esnektir ve eski sabit teleskopik tip antenlere kıyasla özellikle kayış üzerine takıldığında elde kullanım için uygundur.

Direk Radyatörü

Bir direk radyatörü, bir tür tek kutuplu antendir. Bu, metal yapıya enerji verilen ve bir anten gibi çalışan, yayılan bir kule veya radyo direğidir. Bu, normalde, özellikle AM ​​radyo yayın istasyonları için kullanılan, MF ve LF bantları içindeki düşük frekanslarda çalışan antenleri iletmek için kullanılır. Bu antenin tabanı normalde onu yerden korumak için yalıtkan bir destek üzerine monte edilir.

şemsiye anten

Bir şemsiye anten, LF, MF ve esas olarak VLF bantlarında 1 MHz'in altında, tam boyutlu bir çeyrek dalga tek kutuplu anten yapmanın mümkün veya pratik olmadığı yeterince düşük frekanslarda verici antenler olarak kullanılabilen bir tel tek kutuplu antendir. Her radyal telin dış ucu, antenin tepesinden aşağı doğru eğimlidir ve toprağa bağlı bir yalıtkan vasıtasıyla bir destek halatına bağlıdır. Radyal teller bu anteni tel çerçeveli dev bir şemsiye yapacak.

T-anten

T-anteni, düz tepeli veya T-anteni olarak da bilinen tek kutuplu bir radyo antenidir. Bu anten, iki radyo direği arasında dengelenen ve uçlarından korunan bir veya daha fazla yatay kablo içerir. Yatay bir tel, yatay tellerin ortasına basit bir şekilde bağlanır, yere çok yakın sarkar ve vericiye (veya) alıcıya bağlanır. T-antenler normalde MF, LF, VLF ve kısa dalga bantlarında kullanılır. Bu antenler, genellikle amatör radyo istasyonları, orta dalga ve uzun dalga AM yayın istasyonları için verici antenler olarak kullanılır. Kısa dalga dinleme için bu antenler alıcı anten olarak kullanılır.

Katlanmış Tek Kutuplu Anten

Bu, esas olarak AM radyo yayın istasyonları için orta dalga bandı içinde bir verici anten olarak kullanılan bir tür tek kutuplu direk radyatör antenidir. Bu anten esas olarak gömülü teller içeren topraklama sistemine bağlı bir direk veya dikey metal çubuk içerir. Direk, direğin zirvesine elektriksel olarak bağlanan dikey tellerle basitçe kapatılmıştır. Bu teller basitçe direğin tabanına yakın bir metal halka ile bağlanır ve vericiden gelen besleme hattının besleme gücü halka ile zemin arasına bağlanır. Bir AM radyo istasyonu, FM yayın antenleri gibi diğer antenlerle aynı kuleyi paylaştığında bu anten en iyi seçimdir.

Ters F Anteni

Ters F anteni, kablosuz iletişimde çoğunlukla mikrodalga ve UHF frekanslarında kullanılır. Yer düzlemine paralel uzanan ve bir ucu topraklanmış tek kutuplu bir anten içerir. Bu anten, topraklanmış ucun mesafesinden bir orta noktadan beslenir. Bu anten daha derli topludur ve gücü verimli bir şekilde yaymasına vb. izin verir. Bu antenler, kablosuz kompakt el cihazlarında yaygın olarak kullanılır. Bunlar telemetri uygulamalarında askeri test alanlarında kullanılmaktadır.

Monopol Anten ve Dipol Anten

Monopol anten ve dipol anten arasındaki fark aşağıda tartışılmaktadır.

Avantajlar ve dezavantajlar

bu tek kutuplu anten avantajları aşağıdakileri dahil edin.

• Tek kutuplu antenlerin yapımı ve kurulumu çok basittir
• Bunlar sağlamdır ve yapımı pahalı değildir.
• Bu anten, frekans aralığının çoğunun üzerinde oldukça yüksek bir reaktif empedansa sahiptir.
• Bu anten uzadığında ve toprak kayıpları azaldığında, antenin verimliliği daha iyi olur.
• Dalga boyunun 2/3'ünden daha kısa herhangi bir frekans için dikey tip bir tek kutuplu anten kullanılır.
• Bunlar, üst üste monte edilmiş bir dizi tekerlekli antene kıyasla daha az alan kullanan basit çok yönlü antenlerdir.
• Bu antenler, antenin üst kısmı hariç herhangi bir yoldaki iletişimi yönetir.
• Basılı tek kutuplu antenler, düşük maliyet, düşük profil, basit imalat, daha az ağırlık ve diğer aktif cihazlarla kombinasyon gibi birçok avantaj nedeniyle yaygın olarak kullanılmaktadır.

bu tek kutuplu anten dezavantajları aşağıdakileri dahil edin.

• Her yöne eşit olarak yayıldığı için tüm yönlerde zayıf radyasyona sahiptir.
• Bunlar pahalıdır.
• Sinyal yansımalarına metal nesneler ve zemin neden olabilir, bu nedenle hem dikey hem de yatay olarak kutuplanmış sinyaller alabilirsiniz.
• Bu antende bir yer düzlemi için gereken tasarım ve boyut kısıtlamaları sıklıkla kısıtlayıcıdır.
• Bu antenin radyasyon modeli temel olarak yer düzleminin yönüne bağlıdır.

Uygulamalar

bu tek kutuplu antenin kullanımları/uygulamaları ae aşağıdakileri içerir.

• Monopol antenler, uzay bilimi, radar teknolojisi, biyomedikal, araştırma gibi çeşitli alanlarda kullanılmaktadır.
• Monopol, sıklıkla, bu antenin çubuğunun, özellikle radyo dalgaları için açık bir rezonatör olarak çalıştığı ve uzunluğu boyunca duran akım ve voltaj dalgaları boyunca dalgalandığı bir rezonans anteni olarak kullanılır. Böylece, anten uzunlukları basitçe tercih edilen radyo dalgalarının dalga boyuna göre belirlenir.
• Bu tür anten, kablosuz iletişim sistemlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır.
• Giyilebilir uygulamalar için düşük profilli beşgen modelli tek kutuplu bir anten tasarlanmış ve kullanılmıştır.
• Bu anten, otomobillerde, taşınabilir AM veya FM radyolarda vb.
• Çift bant, çok bant ve UWB (ultra geniş bant) uygulamalarında çok verimli, düşük maliyetli ve düşük profil tabanlı tek kutuplu bir anten kullanılır.

Böylece, bu tek kutuplu bir antene genel bakış – çalışma, uygulamalı tipler. bu tek kutuplu anten özellikleri temel olarak zemin düzlemine ve radyatör geometrisine bağlıdır. Bu antenler, daha az maliyet, düşük profil, hafiflik, kolay imalat ve diğer aktif cihazlarla kombinasyon gibi birçok fayda nedeniyle uzay bilimi, radar teknolojisi, kablosuz iletişim sistemleri ve biyomedikal araştırma gibi farklı alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. İşte size bir soru, dipol anten nedir?