Co to jest antena 50 omów? Jak byś to zrobił?

24

Jest to celowo bardzo otwarte pytanie. Co to znaczy, że antena jest anteną 50 omów przy pewnej częstotliwości? Jak zbudować antenę 50 omów na przykład 433,92 MHz? Jakie są opcje? Jakie są konsekwencje tego, że różni się od 50 omów?

rf antenna vicatcu
źródło

Odpowiedzi:

8

Próbuję się zastanowić, do czego służy 433 z mojej głowy :) Czy to jest pasmo słabych sygnałów?

W każdym razie większość radiotelefonów dwukierunkowych jest dopasowanych do anteny 50 omów, a dopasowanie należy do Ciebie. Możesz dostać antenę, która jest już dostrojona, lub możesz dopasować impedancję za pomocą wielu technik (patrz odnośny artykuł poniżej).

Dobre dopasowanie zmniejsza fale stojące. Fale stojące narastają, gdy radio wysyła ładnie zmodulowany sygnał, ale antena nie rezonuje z tą częstotliwością i powoduje fale stojące, które przesyłają się z powrotem do radia i mogą zdmuchnąć ostatni stopień.

Im wyższa moc wyjściowa, tym ważniejsze staje się to. Przy bardzo niskiej mocy, powiedzmy <1 wat, najgorsze, o co musisz się martwić, to że antena nie rezonuje i twój sygnał nigdzie nie dociera. Przy wyższych mocach, powiedzmy ponad 50 watów, możesz uszkodzić nadajnik w mniej niż 1 sekundę. Nowoczesne radia mają wbudowane detektory SWR, które odcinają zasilanie w przypadku wykrycia problemu. Jednak nie zawsze gwarantuje to, że zadziałają.

Ta strona ładnie przedstawia kilka kluczowych rzeczy

Brad Hein
źródło
3
O ile nie jest to wspólne pasmo częstotliwości (takie jak ISM), jestem prawie pewien, że leży ono w paśmie Ham. W takim przypadku musisz wykonać test, aby transmitować w paśmie. Test obejmuje te pytania.
Brad Hein,
5
KC2QLW;) 433,92 MHz to tak naprawdę częstotliwość środkowa pasma ISM, nie będąca częścią widma Ham, i jest godna zaufania zgodnie z częścią 18 przepisów FCC.
vicatcu
1
Jest to część alokacji amatorskiego zespołu w Wielkiej Brytanii 70 cm. Ludzie nie mogli wsiąść do samochodu po zaparkowaniu ich w pobliżu amatorskiego nadajnika radiowego o długości 70 cm.
Leon Heller,
2
@vicatcu - (Doceniam, że to stary wątek, ale twój komentarz wymaga komentarza ...), podczas gdy 433.92 MHz jest częstotliwością ISM, jest to również 70 cm częstotliwość amatorska na całym świecie . Korzystanie z częstotliwości dla ISM nie powoduje zakłóceń dla szynek, ale możesz cierpieć z powodu używania szynek! Zobacz także komentarz Leons!
Andrew
@ I pewnie, ale nie potrzebuję licencji, aby móc nadawać na nią (w większości krajów), to był mój główny punkt. Dzięki za wyjaśnienie.
vicatcu
15

Co to znaczy, że antena jest anteną 50 omów przy pewnej częstotliwości?

Oznacza to, że jeśli zastosujesz falę sinusoidalną 1 V RMS o tej częstotliwości na końcu anteny, prąd anteny RMS 1/50 A będzie płynął w antenie w tym punkcie. V = IR

endolit
źródło
2
Dokładnie. Można to uogólnić do stwierdzenia, że ​​stosunek napięcia RMS do prądu w dowolnym punkcie anteny wynosi 50, a jednostka to oczywiście omy.
Kevin Vermeer,
2
Jak więc zbudować taki dla impedancji celu? Jaki jest proces projektowania?
vicatcu
2
W grę wchodzą również przypuszczalnie niedoskonałości i trzeba „dostroić” obwód do anteny (coś w tym rodzaju), czy jest do tego jasne podejście?
vicatcu
Amatorzy radiowi używają mierników VSWR do sprawdzania i dostrajania anten.
Leon Heller,
2
Jeśli nie używasz tunera antenowego (zwykle sieć LC), prawie zawsze wymagane jest wykonanie przycinania i próbowania. Istnieją różne równania oparte na zasadzie kciuka, ale najlepszą radą jest wycięcie anteny (zakładam prototyp) nieco za długo i przetestowanie jej za pomocą miernika, który może mierzyć moc do przodu i odbitą. Przytnij, a następnie przetestuj ponownie. Chcesz przyciąć, aby uzyskać minimalną moc odbitą, co oznacza, że ​​twoja moc jest promieniowana zamiast odbijana z powrotem do finałów wzmacniacza i podgrzewania ich.
Jesse
11

Odnosząc się do sprzętu RF, musisz poradzić sobie z „impedancją charakterystyczną”, która jest właściwością anten, linii zasilających, a nawet stopni wyjściowych nadajnika.

Ważne jest, aby upewnić się, że impedancje są dopasowane do samego urządzenia od anteny. Jest to ważniejsze dla nadajników, ponieważ wiąże się to z większą mocą, ale nie szkodzi również odbiornikom.

Jednej rzeczy, której nie chcesz robić, jest połączenie dwóch przedmiotów o różnych impedancjach. Istnieją transformatory RF różnego rodzaju, które mogą być użyte do dopasowania sekcji, które w przeciwnym razie byłyby niedopasowane. Każda nagła zmiana impedancji powoduje, że energia RF napotykająca niedopasowanie częściowo odbija się, podobnie jak dzieje się, gdy światło uderza w kawałek szkła. Gdy jeden koniec systemu jest nadajnikiem o mocy 100 W, może to skutkować odbiciem znacznej energii z powrotem do stopnia wyjściowego przetwornika. Zasadniczo jest to po prostu nieefektywne, ponieważ energia odbita staje się po prostu ciepłem odpadowym w nadajniku, a moc wyjściowa anteny jest zmniejszona. Miarę odbicia zachodzącego nazywa się współczynnikiem fali stojącej, często w skrócie SWR.

Nie wszystkie systemy RF mają 50 omów. Istnieją rodzaje kabli koncentrycznych (np. RG-59) o wartości 75 omów i podwójnym przewodzie 300 omów, które nie są rzadkie.

JustJeff
źródło
4

Antena 1/4 fali z czterema promieniami 1/4 fali pod kątem 45 stopni da impedancję zbliżoną do 50 omów.

Leon Heller
źródło
To jest bardzo przydatne. Nie jestem inżynierem elektrykiem i dlatego bardzo interesuje mnie taka heurystyka. Dodaj więcej, jeśli znasz jakieś.
Dirk
3
To nie jest tak naprawdę heurystyka, można to przewidzieć na podstawie podstawowej teorii elektromagnetycznej. Coś podobnego to impedancja złożonego dipola półfalowego - 300 omów.
Leon Heller,
2
Innym przykładem jest impedancja 30 omów fali o 1/4 fali w pionie nad płaszczyzną uziemienia.
Leon Heller,
Linia mikropaskowa ze standardowym materiałem PCB FR4 będzie miała około 0,1 "szerokości.
Leon Heller
1
Dipol nogi wygięte / kropelki mogą być wykonywane do 50 omów.
neonzeon
4

Warto również zrozumieć, dlaczego antena 50-omowa jest tak ważna.

Załóżmy, że masz źródło o impedancji wyjściowej (rezystancji) 50 omów, podobnie jak idealna kombinacja akumulator / rezystor na poniższym schemacie:

schematyczny

Jeśli chcesz uzyskać maksymalną moc z powyższego źródła, potrzebny rezystor obciążenia musi wynosić 50 omów. Wypróbuj sam - włóż 40, 50 i 60 omów i obliczyć, ile mocy przypada na obciążenie w każdym przypadku.

Dlatego właśnie anteny o impedancji 50 omów są ważne: źródła, które je napędzają, mają zazwyczaj impedancję 50 omów.

Dlatego jeśli chcesz dostarczyć jak najwięcej mocy RF ze źródła 50 omów do swojej anteny - voila, zrobi to tylko antena 50 omów!

neonzeon
źródło
Powrót do podstaw jest dobry! Nigdy nie byłem w stanie wymyślić dobrego wyjaśnienia, gdy aplikacja jest odbiornikiem . Czy znasz jakieś wyjaśnienia, które zaczynają się od incydentu falowego na antenie i nadal działają? Nigdy tego nie widziałem.
uhoh
1
Jedną rozsądną spekulacją jest to, że impedancja 50 Ohm była dobrym kompromisem między obsługą mocy a niskimi stratami dla współosiowego przewodu zasilającego dielektrycznego powietrza .
neonzeon
O! microwaves101! Jakiś czas temu szukałem tej witryny i nie pamiętałem, jak się nazywała. Czytałem kiedyś kilka interesujących rzeczy o głębokości skóry przy 60 Hz podczas jazdy autobusem, a później nie pamiętałem, co i gdzie. Wspaniale, dziękuje!
uhoh,