En antenn är en antenn eller metallisk struktur som omvandlar elektrisk ström till EM (elektromagnetiska) vågor. Dessa används främst för att sända och ta emot icke-joniserande elektromagnetiska fält, som omfattar mikrovågor, radiovågor, IR-strålning och synligt ljus. Antenner finns i olika typer, storlekar och former. Små antenner används på taket av ditt hem för att titta på TV medan stora antenner används för att fånga signaler från satelliter . På samma sätt är en slingantenn inom radiokommunikation en mycket populär givare på grund av dess unika egenskaper såväl som dess mångsidiga tillämpningar. Genom att känna till denna antenns grundläggande koncept och även fördelar kan vi veta deras betydelse inom moderna kommunikationssystem. Så den här artikeln ger kort information om slingantenn , deras typer, arbete och deras tillämpningar.
Vad är en slingantenn?
En slingantenndefinition är; en typ av radioantenn som är formad med en spole av tråd eller slinga genom att böjas till en slingform. Slingan av denna antenn bär en radiofrekvensström. Antennens ögla kan variera i form, storlek och orientering vilket påverkar antennens prestanda. De slingantennsymbol visas nedan.
Slingantennens effektivitet bestäms huvudsakligen av dess dimensioner och driftfrekvensen. Mindre typer är känsliga, särskilt för det elektromagnetiska fältets magnetiska komponent, så dessa antenner är kända som magnetslingantenner. Den här antennens egenskaper kommer att göra dem mindre känsliga för störningar och elektriskt brus, så det är mycket fördelaktigt för applikationer som amatörradiokommunikation och kortvågsradiomottagning.
Slingantenndesign och funktion
Denna antenn är designad med en spole som bär en radiofrekvensström. Denna ögla kan vara i vilken form som helst genom att böja tråden till olika former, så slingantennformer är; rektangulär, cirkulär, kvadratisk, hexagonal eller triangulär baserat på designerns bekvämlighet. Strömmen genom hela denna antenn kommer att vara inom fas och magnetfältet är vinkelrätt mot hela slingan som bär strömmen.
Dessa antenner fungerar normalt baserat på elektromagnetisk induktion princip som innebär att närhelst RF-energi är närvarande genererar den ett alternerande magnetfält, vilket i sin tur inducerar en ström i slingan, vilket möjliggör sändning (eller) mottagning av signaler. Strömmen inom slingan kommer att skapa ett elektriskt fält som avger energi som en elektromagnetisk våg genom att tillåta radiokommunikation. De slingantenns frekvens sträcker sig från 300MHz – 3GHz. Den här antennens prestanda kan förbättras genom många åtgärder som förbättringar av antennens form och konstruktionsmaterial för slingan.
Slingantennegenskaper är desamma som monopoler och dipoler genom att de är billiga och mycket enkla att konstruera. Dessa antenner finns i olika former även om de grundläggande egenskaperna hos strålningsmönstret huvudsakligen är oberoende av formen på en slinga. På samma sätt som monopoler och dipoler påverkar den elektriska längden antennens effektivitet, slingans elektriska storlek avgör antennens effektivitet.
Typer av slingantenner
Det finns olika typer av slingantenner baserat på olika faktorer som; storleken på slingan, konfiguration och orientering som diskuteras nedan.
Små slingantenner
Små eller magnetiska typer
har en mindre omkrets som är < 1/10 av driftfrekvensens våglängd. Dessa typer av antenner är mycket kompakta och används därför i bärbara applikationer och installationer med begränsat utrymme. Dessa antenner kan ge bra prestanda trots sin lilla storlek; förstärkning och strålningseffektivitet och speciellt när den ställs in via en kondensator.
Dessa används främst som mottagningsantenner, även om dessa ibland används för sändning sällan trots deras minskade effektivitet och mindre omkretsslingor. Det bästa exemplet på en mindre slingantenn är en ferritantenn eller slingstavsantenn som används nästan i AM-radio. Strålningsmönstret för dessa antenner är högst i riktningarna i slingplanet, så det är vinkelrät mot det maximala antalet stora slingor.
Stora slingantenner
Dessa antenner är också kända som helvågsslingor eller självresonansslinganenner där dessa antenner har >1/10:e omkrets av driftsfrekvensens våglängd . Dessa antenner är mycket effektiva jämfört med andra typer av antenner när det gäller både sändning och mottagning. Dessa antenner har en högre förstärkning jämfört med små slingantenner.
Så dessa kan användas i olika applikationer som; radioriktningssökning, radioastronomi & långdistanskommunikation. Strålningsmönstret för denna antenn är ett tvålobsstrålningsmönster vid deras öppning, som toppar i båda riktningarna och helvågsresonanser är vinkelräta mot slingans plan.
Multi-turn slingantenner
Dessa antenner har olika varv av tråd (eller) annat ledande material som ökar den effektiva delen av slingan. Dessa antenner har förbättrad förstärkning och högre strålningsmotstånd jämfört med enkelvarvsbaserade slingor. Dessa antenner används i olika applikationer som; hitta radioriktning, lågfrekvent kommunikation och känna av magnetfält.
Horisontella slingantenner
Slingantennen som är orienterad horisontellt är känd som en horisontell slingantenn. Dessa typer av antenner kallas också skywave-antenner som vanligtvis används för långdistanskommunikation på grund av deras förmåga att fånga signaler som reflekteras från jonosfären.
Vertikala slingantenner
Slingantennen som är orienterad vertikalt är känd som en vertikal slingantenn. Dessa antenner är mycket effektiva när de fångar markvågssignaler. Dessa typer av antenner används ofta för riktningssökning och kortdistanskommunikation.
Strålningsmönster
De strålningsmönster för slingantennen visas nedan. Denna antenns strålningsmönster liknar en kort horisontell dipolantenn . I följande figur visas strålningsmönster för olika slingvinklar mycket tydligt. Tangentlinjerna vid noll grader pekar ut vertikal polarisation medan linjen vid 90° pekar ut horisontell polarisation.
De polarisering av slingantennen är horisontellt eller vertikalt polariserat baserat på matningens position. Den horisontella polarisationen anges i mitten av den horisontella sidan medan den vertikala polarisationen anges i mitten av den vertikala sidan baserat på antennens form. I allmänhet är en liten slingantenn linjärt polariserad, så närhelst denna antenn är placerad ovanpå en rörlig mottagare där mottagarens o/p är ansluten direkt till en mätare så blir den en stor riktningssökare.
Fördelar och nackdelar
De fördelarna med slingantenner inkluderar följande.
- Slingantennens storlek är kompakt och enkel att designa vilket möjliggör flexibilitet och portabilitet vid placering.
- Dessa är billiga och inte bara avstämda med handrörelser.
- Dessa kan fungera nära andra typer av antenner utan störningar.
- Dessa antenner är lätta.
- Det är lämpligt för bärbara applikationer som riktningssökning etc.
- Dessa antenner finns i olika varianter som; Adcock-antenn, klöverbladsantenn, Alford loop, Bellini-Tosi-antenn och många fler.
- Dessa antenner har särskilt små slingor som ger många viktiga fördelar i radiokommunikation eftersom de uppvisar lågt elektriskt fältbrus och gör dem enastående att använda på platser med hög störning.
- Dessa antenner visar riktade strålningsmönster och är till stor hjälp i vissa situationer.
- En liten slinga av denna antenn används normalt som en magnetisk dipol.
- Denna antenn har riktningsegenskaper.
- I denna antenn måste den inducerade EMF runt antennens loop endast motsvara variationen mellan de två vertikala ytorna.
- Strålningsmönstret för denna antenn beror inte på slingans form.
- Strömmarna är i liknande faser och magnituder i hela antennens loop.
De nackdelar med slingantenn inkluderar följande.
- Överföringseffektiviteten för antennens slinga är extremt dålig.
- Denna antenn är inte lämplig för höga frekvenser.
- Mönstrets två nollor i denna antenn kan resultera i 180 graders tvetydighet.
- Dessa antenner har dålig förstärkning, svåra att ställa in och är extremt smalbandiga.
- De har minskad portabilitet.
- Slingantenner som riktningsgivare är inte kapabla att skilja mellan ett avlägset sändarlager och dess inbördes bäring
- Effektiviteten hos antenner med små slingor är dålig, så dessa används vid lägre frekvenser som mottagningsantenner.
- Antenner med små slingor har extremt låga strålningsresistansvärden, så det uppstår en effektförlust i form av värme på grund av det höga strömflödet.
Applikationer/Användningar
Användningen eller tillämpningarna av slingantenner inkluderar följande.
- Dessa antenner används i trådlöst kommunikationssystem tycka om trådlösa sensornätverk (WSNs), trådlös kraftöverföring (WPT) system & RFID system.
- Dessa antenner används i ett brett spektrum av tillämpningar.
- Dessa används i sändningsmottagarsystem och för AM-radio fungerar de som inbyggda antenner.
- Stora slingantenner används i riktningssökande utrustning i flygplansmottagare och lågfrekventa RFID-system.
- Dessa används i HF-, MF- och kortvågsmottagare.
- Dessa antenner används inom UHF-sändare.
- Dessa antenner används för att ta emot högfrekventa vågor i radiomottagare.
- Dessa används för mottagning av sändningssignaler inom långvågs- och mellanvågsbanden.
- Dessa antenner är mycket populära inom amatörradiogemenskapen för användning av högfrekvensband.
- Dessa antenner används i trådlösa enheter med kort räckvidd och RFID-system med ökningen av trådlös kommunikation och Internet of Things (IoT).
Detta är alltså en översikt över slingantennen , arbete, typer, fördelar, nackdelar och dess tillämpningar. Dessa antenner är flexibla radiokommunikationsenheter som är välkända för sina riktningsegenskaper, mångsidighet, motståndskraft mot elektriska störningar och kompakta storlek. Dessa antenner fungerar baserat på elektromagnetisk induktion och används i moderna kommunikationssystem, radiokommunikation, radiodetektering, kortvågsradiomottagning etc. Här är en fråga till dig, vad är en dipolantenn?
