Drivna och parasitära element
| Del av en serie om |
| Antenner |
|---|
 |
I en antennuppsättning gjord av flera ledande element (vanligtvis metallstavar), är ett driven element eller aktivt element elektriskt anslutet till mottagaren eller sändaren medan ett parasitelement eller passiv radiator inte är det.
Drivna element
I ett antennsystem med flera element (som en Yagi–Uda-antenn ) är det drivna elementet eller det aktiva elementet elementet i antennen (typiskt en metallstav) som är elektriskt ansluten till mottagaren eller sändaren . I en sändarantenn drivs eller exciteras den av radiofrekvensströmmen från sändaren och är källan till radiovågorna. I en mottagande antenn samlar den in de inkommande radiovågorna för mottagning och omvandlar dem till små oscillerande elektriska strömmar som appliceras på mottagaren . Flerelementantenner som Yagi består vanligtvis av ett driven element, ansluten till mottagaren eller sändaren genom en matningsledning , och ett antal andra element som inte drivs, kallade parasitelement . Det drivna elementet är ofta en dipol . De parasitära elementen fungerar som resonatorer och kopplar elektromagnetiskt med det drivna elementet och tjänar till att modifiera strålningsmönstret för antennen, riktar radiovågorna i en riktning, vilket ökar antennens förstärkning .
En antenn kan ha mer än ett driven element, även om den vanligaste multielementantennen, Yagi, vanligtvis bara har en. Till exempel består sändningsantenner för AM- radiostationer ofta av flera maststrålare , som var och en fungerar som ett halvvågsmonopoldrivet element , för att skapa ett speciellt strålningsmönster . En tvåelementsuppsättning med elementen åtskilda en kvarts våglängd från varandra har ett distinkt kardioidstrålningsmönster när det andra elementet drivs med en källa -90° ur fas i förhållande till det första elementet. En log-periodisk antenn (LPDA) består av många dipolelement med avtagande längd, som alla är drivna. Men eftersom de är olika långa är endast en av de många dipolerna resonans vid en given frekvens, så endast en drivs åt gången. Dipolen som drivs beror på signalens frekvens . Fasade arrayer kan ha hundratals drivna element. Hushålls flerbands- tv-antenner består i allmänhet av en hybrid mellan en UHF Yagi med en driven dipol och en log-periodisk för VHF bakom den med alternerande aktiva element. De drivna elementen mellan UHF och VHF kopplas sedan och matchas ofta för en 75 ohm koaxial nedledning till mottagaren.
När ett "drivet element" hänvisas till i en antennuppsättning, antas det ofta att andra element inte drivs (dvs parasitiska, passiva ) och att matrisen är tätt kopplad (avstånd långt under en våglängd ).
Parasitiska element
I en radioantenn är ett parasitelement eller passiv radiator ett ledande element, vanligtvis en metallstav, som inte är elektriskt ansluten till något annat. Flerelementsantenner som Yagi-Uda-antennen består vanligtvis av ett " drivet element " som är anslutet till radiomottagaren eller sändaren genom en matningsledning, och parasitiska element, som inte är det. Syftet med de parasitära elementen är att modifiera strålningsmönstret för radiovågorna som sänds ut av det drivna elementet, rikta dem i en stråle i en riktning, vilket ökar antennens riktning ( gain ). Ett parasitiskt element gör detta genom att agera som en passiv resonator , ungefär som en gitarrs ljudbox, absorberar radiovågorna från det närliggande drivna elementet och återutstrålar dem igen med en annan fas . Vågorna från de olika antennelementen stör , förstärker antennens strålning i önskad riktning och tar bort vågorna i oönskade riktningar.
De parasitära elementen i en Yagi-antenn är monterade parallellt med det drivna elementet, med alla element vanligtvis i en linje vinkelrät mot antennens strålningsriktning. Vilken effekt ett parasitiskt element har på strålningsmönstret beror både på dess separation från nästa element och på dess längd. Det drivna elementet i antennen är vanligtvis en halvvågsdipol , dess längd är en halv våglängd av radiovågorna som används. De parasitiska elementen är av två typer. En " reflektor " är något längre (cirka 5%) än en halvvåglängd. Den tjänar till att reflektera radiovågorna i motsatt riktning. En " regissör " är något kortare än en halv våglängd; det tjänar till att öka strålningen i en given riktning. En Yagi-antenn kan ha en reflektor på ena sidan av det drivna elementet och en eller flera direktörer på den andra sidan. Om alla element är i ett plan används vanligtvis bara en reflektor, eftersom ytterligare sådana ger liten förbättring av förstärkningen, men ibland monteras ytterligare reflektorer ovanför och under antennens plan på en vertikal konsol i änden.
Alla element är vanligtvis monterade på en metallbalk eller fäste längs antennens centrala axel. Även om parasitelementen ibland är isolerade från stödbalken, är de ofta fastklämda eller svetsade direkt till den, elektriskt anslutna till den. Detta påverkar inte deras funktion, eftersom RF-spänningsfördelningen längs elementet är maximal i ändarna och går till noll (har en nod ) vid mittpunkten där den jordade strålen är fäst.
Tillägget av parasitiska element ger en avtagande förbättring av antennens förstärkning. Att lägga till en reflektor till en dipol, för att göra en 2-element Yagi, ökar förstärkningen med cirka 5 dB över dipolen. Att lägga till en regissör till detta, för att ge en 3-element Yagi, ger en förstärkning på cirka 7 dB över en dipol. Som en tumregel lägger varje ytterligare parasitelement utöver detta till cirka 1 dB förstärkning.
I ett exempel på ett parasitelement som inte är stavformat, monteras ibland en parasitisk mikrostrippatchantenn ovanför en annan driven patchantenn. Denna antennkombination ger resonans vid en något lägre frekvens än originalelementet. Den huvudsakliga effekten är dock att kraftigt öka antennens impedansbandbredd. I vissa fall kan bandbredden ökas med en faktor 10.
Inte alla typer av tunna ledare flerelementsantenner har parasitiska element. Den periodiska log-antennen liknar till utseendet en Yagi, men alla dess element är drivna element, anslutna till sändaren eller mottagaren.
Vidare läsning
- "11.1". ARRL Antennbok för radiokommunikation (23 uppl.). 2015. ISBN 978-1625950444 .