آنتن V چیست؟
آنتن AV یک آنتن سیمی جهتدار است که از دو عنصر رسانا که از یک نقطه تغذیه مشترک به سمت بیرون امتداد یافتهاند، تشکیل شده است. وقتی از بالا مشاهده شود، دو پایه آنتن یک ساختار V شکل واضح را تشکیل میدهند.
آنتن V شکل را میتوان به عنوان یک چیدمان بهبود یافته از دو رادیاتور سیم بلند در نظر گرفت. با انتخاب طول پایه مناسب و زاویه قرارگیری مناسب، تابش تولید شده توسط دو سیم میتواند در جهتهای انتخاب شده تقویت شود و جهتگیری بیشتری نسبت به یک آنتن سیم بلند مستقیم تکی فراهم کند.
آنتنهای V معمولاً با سیستمهای ارتباطی فرکانس بالا، به ویژه در محدوده HF، مرتبط هستند. با این حال، فرکانس کاری آنها تنها توسط یک باند ثابت تعیین نمیشود. عملکرد واقعی به طول الکتریکی هر پایه، زاویه رأس، روش تغذیه، ارتفاع نصب، شرایط زمین اطراف و اینکه آیا انتهای سیمها باز یا بسته هستند، بستگی دارد.
ساختار و اصل عملکرد
یک آنتن V شکل معمولی از دو عنصر سیم بلند متصل به یک نقطه تغذیه متعادل در رأس V شکل تشکیل شده است. جریانها در دو پایه به صورت تفاضلی تحریک میشوند، به این معنی که در نقطه تغذیه دارای بزرگی برابر و جهتهای لحظهای مخالف هستند.
هر سیم الگوی تابشی خاص خود را تولید میکند. هنگامی که هندسه آنتن به درستی انتخاب شود، لوبهای تابشی اصلی تولید شده توسط دو پایه، همپوشانی دارند و در امتداد محور مرکزی V ترکیب میشوند. این افزایش میدان، شدت تابش را در جهت مورد نظر افزایش داده و جهتگیری آنتن را بهبود میبخشد.
هنگام توصیف ساختار، اغلب از دو زاویه استفاده میشود:
- زاویه بین دو پایه آنتن، زاویه شامل یا زاویه رأس نامیده میشود.
- زاویه بین یک پا و محور مرکزی نصف زاویه شامل شده است.
زاویه بهینه یک مقدار ثابت جهانی نیست. این مقدار با طول الکتریکی پایههای آنتن و فرکانس کاری مورد نظر تغییر میکند.
ساختار آنتن V شکل با دو المان سیم بلند و زاویه رأس
آنتنهای V رزونانسی و انتهایی
آنتنهای V شکل را میتوان به طور کلی به دو پیکربندی تقسیم کرد.
یک آنتن V شکل با انتهای باز یا رزونانسی، بخشی از موج جریان را از انتهای رساناهای خود منعکس میکند. این بازتابها امواج ایستاده را در امتداد پایههای آنتن ایجاد میکنند. این نوع آنتن معمولاً یک الگوی تابش دو جهته تولید میکند که تابش قوی در دو جهت مخالف در امتداد محور آنتن وجود دارد.
یک آنتن V شکلِ سربندیشده از بارهای مقاومتی در انتهای دو سیم استفاده میکند. این بارها بازتابهای جریان را کاهش میدهند و به حفظ عملکرد موج رونده کمک میکنند. این امر میتواند تابش را در جهت معکوس سرکوب کرده و الگوی آتش انتهاییِ جهتدارتری ایجاد کند.
طراحی آنتنهای انتهایی معمولاً رفتار جهتدار ثابتتری را در محدوده فرکانسی وسیعتری ارائه میدهد، اما مقداری از توان RF در مقاومتهای انتهایی تلف میشود. بنابراین، طراح آنتن باید بین پهنای باند، جهتگیری، راندمان و الزامات توان مصرفی تعادل برقرار کند.
محدوده فرکانس و طول الکتریکی
آنتنهای V سنتی به طور گسترده در محدوده HF از تقریباً ۳ تا ۳۰ مگاهرتز استفاده میشوند، زیرا طول موجهای بلند در این باند، ساختارهای آنتن مبتنی بر سیم را برای نصبهای ارتباطی ثابت عملی میکند.
با این حال، آنتن V شکل به جای یک محدوده فرکانسی اجباری، توسط هندسه و طول الکتریکی خود تعریف میشود. هر پایه ممکن است بسته به الگوی تابش و بهره مورد نیاز، نصف طول موج، یک طول موج یا چندین طول موج داشته باشد.
با افزایش طول الکتریکی پایهها، جهتگیری آنتن میتواند به طور کلی بهبود یابد. در عین حال، ممکن است لوبهای جانبی اضافی ظاهر شوند و الگوی تابش میتواند نسبت به فرکانس، ارتفاع نصب، رسانایی زمین و تلرانسهای ساختوساز حساستر شود.
الگوی تابش و جهتگیری
الگوی تابش یک آنتن V رزونانسی معمولاً دو جهته است. میدانهای تولید شده توسط دو عنصر سیمی با هم ترکیب میشوند تا لوبهای اصلی را تشکیل دهند که تقریباً با محور مرکزی V همسو هستند.
الگوی تابش نهایی توسط چندین عامل تعیین میشود:
- طول هر پایه آنتن
- زاویه بین پاها
- فرکانس کاری
- امپدانس نقطه تغذیه و تطبیق
- ارتفاع نصب از سطح زمین
- قطر سیم و تلفات هادی
- پیکربندی باز یا خاتمه یافته
افزایش طول پایه میتواند جهتگیری بالاتری ایجاد کند، اما میتواند لوبهای جانبی قویتری نیز ایجاد کند. به همین دلیل، بهره آنتن نباید مستقل از پهنای پرتو، سطح لوبهای جانبی، نسبت جلو به عقب و عملکرد امپدانس در نظر گرفته شود.
الگوی تابش دو جهته یک آنتن V رزونانسی
تغذیه و تطبیق امپدانس
از آنجا که آنتن V معمولاً یک ساختار سیمی متعادل است، معمولاً با یک خط انتقال متعادل تغذیه میشود. در صورت استفاده از کابل کواکسیال، ممکن است یک بالون یا شبکه تطبیق مناسب برای کاهش جریان حالت مشترک روی کابل و حفظ الگوی تابش متقارن مورد نیاز باشد.
امپدانس ورودی با طول پایه، زاویه رأس، فرکانس کاری، ارتفاع نصب و سازههای مجاور تغییر میکند. تطبیق امپدانس مناسب برای کاهش توان بازتابی و دستیابی به عملکرد پایدار سیستم مهم است.
در توسعه عملی آنتن، مهندسان معمولاً قبل از نهایی کردن هندسه آنتن، تلفات بازگشتی، VSWR، الگوی تابش، بهره، قطبش و راندمان را ارزیابی میکنند.
مزایای آنتنهای V شکل
آنتن V چندین مزیت عملی ارائه میدهد:
- ساختار ساده مبتنی بر سیم
- هدایتپذیری بالاتر نسبت به یک المان سیم بلند تکی
- هزینه تولید نسبتاً پایین
- مناسب برای تاسیسات بزرگ HF ثابت
- طول پایه انعطافپذیر و طراحی زاویه رأس
- در پیکربندیهای رزونانسی و موج رونده موجود است
محدودیتهای طراحی
آنتنهای V همچنین چندین محدودیت دارند:
- آنها در فرکانسهای پایینتر به فضای نصب قابل توجهی نیاز دارند.
- نسخههای رزونانسی ممکن است امواج ایستاده قوی تولید کنند.
- پاهای بلند آنتن میتوانند لوبهای جانبی قابل توجهی ایجاد کنند.
- عملکرد میتواند با فرکانس به طور قابل توجهی تغییر کند.
- شرایط زمین و ارتفاع نصب میتواند بر الگوی تابش تأثیر بگذارد.
- نسخههای منسوخشده مقداری از کارایی را از دست میدهند زیرا توان توسط بارها جذب میشود.
کاربردهای معمول
آنتنهای V به طور سنتی در موارد زیر استفاده شدهاند:
- ارتباط رادیویی نقطه به نقطه HF
- ایستگاههای فرستنده و گیرنده موج کوتاه
- لینکهای ارتباطی ثابت راه دور
- سیستمهای نظارت رادیویی و دریافت سیگنال
- تحقیقات ارتباطی و آموزش آنتن
- آزمایشهای آنتن سیمی جهتدار
- سیستمهای ارتباطی اضطراری و مناطق دورافتاده
اهمیت مهندسی
اگرچه سیستمهای ارتباطی مدرن به طور فزایندهای از آرایههای فشرده، آنتنهای شیپوری، آنتنهای پهن باند و سیستمهای آنتن کنترلشده الکترونیکی استفاده میکنند، آنتن V همچنان یک مدل مهم در نظریه آنتن است.
این به وضوح نشان میدهد که چگونه طول هادی، فاز جریان، هندسه آنتن و برهمنهی میدان بر بهره و جهت تابش تأثیر میگذارند. درک این روابط هنگام مطالعه ساختارهای پیشرفتهتر آنتن، از جمله آرایههای فازی، آنتنهای اندازهگیری پهنباند، آنتنهای مایکروویو جهتدار و سیستمهای تست آنتن، ارزشمند است.
RF MISO راهکارهای آنتن و مایکروویو را برای آزمایش RF، اندازهگیری، ارتباطات، رادار و کاربردهای یکپارچهسازی سیستم توسعه میدهد. درک قوی از ساختارهای اساسی آنتن به مهندسان کمک میکند تا محصولات مناسب را انتخاب کرده و پارامترهای کلیدی مانند بهره، قطبش، پهنای پرتو، امپدانس و الگوی تابش را ارزیابی کنند.
برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد آنتنها، لطفاً به آدرس زیر مراجعه کنید:
زمان ارسال: ۱۰ ژوئیه ۲۰۲۶
