Всенаправленная антенна - Omnidirectional antenna

Пример всенаправленной антенны; а штыревая антенна на рация

В радиосвязь, всенаправленная антенна это класс антенна который излучает одинаковую мощность радиосигнала во всех направлениях, перпендикулярных ось (азимутальный направлениях) с изменением мощности в зависимости от угла к оси (угол возвышения ), уменьшающийся до нуля на оси.^[1][2] Когда изображено в трех измерениях (см. график) это диаграмма направленности часто описывается как в форме пончика. Обратите внимание, что это отличается от изотропная антенна, который излучает равную мощность в все направления, имея сферический диаграмма направленности. Всенаправленные антенны, ориентированные вертикально, широко используются для ненаправленных антенн на поверхности Земли, потому что они излучают одинаково во всех горизонтальных направлениях, в то время как излучаемая мощность падает с увеличением угла места, поэтому мало радиоэнергии направляется в небо или вниз к земле и тратится впустую. . Всенаправленные антенны широко используются для радиовещание антенны, а также в мобильных устройствах, использующих радио, например сотовые телефоны, FM-радио, рации, беспроводные компьютерные сети, беспроводные телефоны, GPS, а также для базовых станций, которые обмениваются данными с мобильными радиостанциями, например для диспетчеров полиции и такси, а также для связи с самолетами.

В диаграмма направленности простой всенаправленной антенны, вертикальная полуволна дипольная антенна. На этом графике антенна находится в центре «бублика» или тор. Радиальное расстояние от центра представляет мощность, излучаемую в этом направлении. Излучаемая мощность максимальна в горизонтальных направлениях, снижаясь до нуля непосредственно над и под антенной.

Анимация всенаправленного полуволновой диполь передающая антенна радиоволны. Антенна в центре представляет собой два вертикальных металлических стержня, по центру которых подается переменный ток от радиопередатчика. (не показано). Петли электрического поля (черные линии) оставьте антенну и отправляйтесь в скорость света; это радиоволны. На этой диаграмме показано излучение только в одной плоскости, проходящей через ось, излучение симметрично относительно вертикальной оси антенны.

Типы

Диаграмма направленности 3λ / 2 монопольная антенна. Хотя излучение всенаправленной антенны симметрично в азимутальных направлениях, оно может изменяться сложным образом в зависимости от угла места, имеющего доли и нули под разными углами.

Распространенными типами всенаправленных антенн с низким коэффициентом усиления являются штыревая антенна, Антенна "Резиновая уточка", антенна на земле, вертикально ориентированный дипольная антенна, дисконная антенна, мачтовый радиатор, горизонтальный рамочная антенна (иногда называемая в просторечии «круглая антенна» из-за формы) и гало антенна.

Также могут быть построены всенаправленные антенны с большим усилением. «Более высокое усиление» в этом случае означает, что антенна излучает меньше энергии при больших и меньших углах места и больше в горизонтальных направлениях. Всенаправленные антенны с высоким коэффициентом усиления обычно реализуются с использованием коллинеарные дипольные решетки. Они состоят из нескольких полуволновые диполи установленный коллинеарно (в линию), питаются синфазно.^[3] Коаксиальная коллинеарная (COCO) антенна использует транспонированные коаксиальные секции для создания синфазных излучателей на полуволновой длине волны.^[4] А Франклин Массив использует короткие U-образные полуволновые секции, излучение которых компенсируется в дальней зоне, чтобы привести каждую полуволновую дипольную секцию в равную фазу. Другой тип - всенаправленный Микрополосковая антенна (OMA).^[5]

Анализ

Вертикальная поляризация VHF-UHF биконическая антенна 170–1100 МГц с ненаправленной диаграммой направленности в H-плоскости

Всенаправленные диаграммы направленности создаются простейшими практичными антеннами, монополь и дипольные антенны, состоящий из одного или двух прямолинейных стержневых проводников на общей оси. Усиление антенны (G) определяется как эффективность антенны (e), умноженная на антенну. направленность (D) математически выражается как: ${\displaystyle G=eD}$. Полезная взаимосвязь между ненаправленной диаграммой направленности направленность (D) в децибелы и половинная мощность ширина луча (HPBW) на основе предположения о ${\displaystyle \sin(b\theta )/{b\theta }}$ форма выкройки:^[6]

${\displaystyle D\approx 10\log _{10}\left({\frac {101.5}{{\text{HPBW}}-0.00272\,{\text{HPBW}}^{2}}}\right)\ {\text{ dB}}.}$

Смотрите также

• Кольцевая дроссельная антенна
• Направленная антенна

Рекомендации

1. Баланис, Константин А .; Иоаннидес, Панайотис И. (2007). Введение в интеллектуальные антенны. Морган и Клейпул. п. 22. ISBN  1598291769.
2. Национальное управление телекоммуникационной информации (1997 г.). Федеральный стандарт 1037C: Глоссарий телекоммуникационных терминов. Управление общих служб США. стр. O-3. ISBN  1461732328.
3. Джонсон, Р. Jasik, H, eds. (1984). Справочник по проектированию антенн. Макгроу Хилл. С. 27–14.
4. Иудас, Т., Балсли, Б. (март 1989 г.). «Улучшенные теоретические и экспериментальные модели для коаксиальной коллинеарной антенны». Транзакции IEEE по антеннам и распространению. 37 (3): 289–296. Дои:10.1109/8.18724.
5. Bancroft R (5 декабря 2005 г.). «Расчетные параметры всенаправленной планарной микрополосковой антенны». Письма о микроволновых и оптических технологиях. 47 (5): 414–8. Дои:10.1002 / швабра 21187.
6. Макдональд, Ноэль (апрель 1999 г.). «Всенаправленная диаграмма направленности в присутствии малых долей: еще раз». Транзакции IEEE по антеннам и распространению. 41 (2): 63–8. Дои:10.1109/74.769693.