Antennifysiikkaa
Johdanto
Antenna, physics
Antennien täydellinen ymmärtäminen on haastavaa, koska siinä tulee osata Maxwellin yhtälöt, mutta tämän jutun peruslähtökohtana on seuraavat asiat:
- Kiihtyvässä liikkeessä oleva varaus säteilee (mikroprosessorit, miksi atomi pysyy kasassa?)
- Antenni on avoin virtapiiri.
Kiihtyvä liike saadaan aikaiseksi (esim) vaihtovirralla.
Lähtökohtaisesti antenneja on kahta eri perustyyppiä, mutta teknisiä vaihtoehtoja on paljon
- silmukka-antenni
- dipoliantenni
Teoriaa: silmukka-antenni
Teoriaa: dipoliantenni
1. Lähetin kondensaattorista:
Sähkövirta ei kulje kondensaattorin läpi, mutta kondensaattorien levyjen välille syntyy sähkökenttä myös staattisessa tilanteessa: avoin virtapiiri.
Kts https://en.wikipedia.org/wiki/Antenna_(radio)
2. Lähetin: Miten sähkövirta heijastuu antennin (johtimen) päästä.
Miten virta voi kulkea dipoliantennissa, koska se ei ole suljettu virtapiiri: Dipolin pitää olla riittävän pitkä, jotta sitä pitkin kulkeva sähkömagneettinen aalto ei tiedä, että "johto" loppuu. Se heijastuu takaisin: vaihesiirto 180 astetta, ja pituuden tulee olla synkronissa lähettimen kantoaallon kanssa: superpositioperiaate ja konstruktiivinen interferenssi.
3. Säteilykuvio
Pystysuora dipoli- tai hyvä monopoliantenni säteilee tasaisesti joka suuntaan kohtisuoraan antennia vasten, mutta lähetysteho riippuu vastaanottokorkeudesta. Suoraan antennin yläpuolelle signaalia ei tule.
Erilaisia dipoli- tai monopoliantenneja
Dipoliantenni on yksinkertaisin ja yleisin antennityyppi.
Monopoliantennissa toinen pää on kytketty lähettimeen (vastaanottimeen) ja toinen pää johtavaan maahan.
Quarter wave / dipole. One vertical 1/4 wave element connected to the center of the coax cable and 4 (or more) more grounding elements pointing towards the the ground at 45 deg.
- Kumiantenni
- Kaksihaarainen tv-antenni
- Spiraaliantenni
- Pelkkä johto
- Sateenvarjoantenni
- Mastoantenni
- Piiska-antenni
Coax collinear antenna. Very high omnidirectional gain. Multiple short coax cables where the outer conductor is connected to the inner conductor in an alternating fashion.
Yagi-Uda -antenni
Suuntaava antenni, jossa on heijastin- sekä säteilijätanko ja yksi tai useampia suuntaajatankoja.
Yagi antenna. Very directional antenna that will pick up signals in the direction it is pointed: Very large gain.
Slim Jim.
Refs:
