Consideratii generale despre antene
A. Tratarea frecventei de rezonanta, a ventrelor si nodurilor de tensiune si curent
Frecventa de rezonanta, respectiv de vibratie reprezinta o caracteristica a oricarei antene si
are ca echivalent mecanic fie o coarda intinsa intre doua puncte, fie o tija metalica
fixata la unul din capete, cazuri in care apar ventre si noduri.
a.) Astfel, daca ciupim o astfel de coarda, fixata la extremitati, capetele sale raman nemiscate
( noduri ), in timp ce partea centrala vibreaza, prezenand un maxim de amplitudine la mijloc
( ventru ).
Aspectul instantaneu al corzii si cel din timpul maxim al oscilatiei ne sugereaza o semiperioada
a sinusoidei si, din aceasta cauza spunem ca este vorba de o oscilatie in jumatate de lungime de
unda ( semiunda ).
In cazul antenei care nu este conectata la pamant, fie ea verticala sau orizontala
, nu putem avea decat noduri de intensitate la cele doua extremitati ale firului, in jumatate de
lungime de unda ( lambda/ 2 ).
Pentru o asemenea antena oscilatiile armonice posibile sunt in 2 lambda/ 2 lungime de unda,
3 lambda/ 2, in 4 lambda/ 2, respectiv 2 lambda. Observam ca pentru oscilatia fundamentala in
lambda/ 2 si multipli sai impari avem un nod de tensiune la centrul antenei, iar pentru multipli
pari ai acesteia avem un ventru de tensiune in acest punct.
Si la acetse antene exista o imagine electrica simetrica reflectata la sol.
b.) In cazul tijei metalice fixata la unul din capete vom avea un nod la punctul de fixare
si un ventru la varful tijei, care atinge amplitudinea maxima a oscilatiei. Astfel, acesta nu
echivaleaza decat cu jumatatea unei semiperioade, respectiv cu un sfert de perioada sau un sfert
de lungime de unda.
Utilizand antena conectata la pamant, pe lungimi de unda din ce in ce mai scurte
, vom intalni succesiv urmatoarele situatii :
- oscilatia fundamentala intr-un sfert de lungime de unda, ( lambda/ 4 );
- oscilatia in trei sferturi de lungime de unda ( 3 lambda /4 );
- oscilatia in cinci sferturi de lungime de unda ( 5 lambda /4 ).
In aceelasi mod vom gasi o serie de multipli impari ai oscilatiei fundamentale in lambda/ 4, cel
mai nou mod este oscilatia in 5 lambda/ 8.
In cazul alimentarii antenei conectate la pamant repartitia undelor stationare un admite decat un
nod de intensitate ( la ventru de tensiune ) la varful antenei si un ventru de intensitate
( nod de tensiune ) la punctul conectat la pamant si care corespunde unui potential zero.
In toate cazurile cand antena este conectata la pamant se formeaza o imagine reflectata a acesteia
pe sol. La antenele verticale imaginea antenei reflectata este un manunchi de radiale.
Altfel spus :
1. intensitatea maxima a curentului se gaseste la baza tijei ( antenei ) verticale in lambda/ 4, la
varf intensitatea ei scade la zero, deoarece in acest punct in alternante coboratoare electronii
nu au de unde veni, iar in alternanta ascendenta nu au unde sa mearga.
2. distributia potentialului este tocmai inversa, la baza tijei ( antenei ) verticale in lambda/ 4
nu vom avea fluctuatii de tensiune deoarece acest punct este conectat electric la pamant, in timp
ce la varful antenei vom avea fluctuatii maxime de tensiune.
3. frecventa proprie a unei antene poate fi modificata prin adaugarea unei capacitati sau a unei
inductante la baza antenei. Este cazul antenelor verticale multiband.
Sa vedem ce se intampla in astfel de cazuri :
- in primul caz, prin adaugarea unei capacitati, avem doua capacitati conectate in serie
( capacitatea antenei si capacitatea adaugata ), capacitatea rezultata fiind mai mica decat cea
initiala a antenei. Se produce astfel o scurtare a electrica a antenei, respectiv micsorarea
lungimii sale de unda si cresterea frecventei proprii.
- in cel de-al doilea caz, prin adaugarea unei inductante in serie cu inductanta antenei,
inductanta rezultata este mai mare, lungimea de unda a antenei se mareste, iar frecventa ei de
rezonanta scade.
Atentie!
Trebuie sa mentinem totdeauna antena acordata pe frecventele pe care dorim sa o utilizam.
B. Lungimea fizica si lungimea electrica a unei antene
Functie de natura din care este confectionata, antena nu se comporta ca un model ideal, lungimea
sa electrica necorespunzand exact lungimii fizice;
de exemplu :
un fir de 20 de metri lungime nu va oscila in lambda/ 2 pe o lungime de unda de 40 de metri,
datorita asa - ziselor " efecte de capat " la izolatoarele terminale, care provoaca o " alungire
electrica " a conductorului de cca. 5 %.
Pentru a obtine rezonanta pe lungimea de unda de 40 de metri ( 7.5 MHz ), lungimea antenei in
jumatate de lungime de unda ( lambda/ 2 ) se determina cu formula :
L = 143/ f,
in care :
L = lungimea de unda in metri,
f = frecventa in MHz
si vom gasi lungimea de 19.06 m.
In aceelasi mod lungimea fizica a unui conductor osciland in sfert de unda ( lambda/ 4 ) poate fi
calculata din formula L = 71.5/ f.
C. Rezistenta si impedanta de radiatie
Presupunem ca utilizam o antena dipol, la care in unul din brate am montat un ampermetru.
Alimentam dipolul cu un curent de RF. In ciuda formei sale rectilinii, conductorul va prezenta
o anumita inductanta si o anumita capacitate, care vor face sa apara in acest punct
o reactanta inductiva si una capacitiva, care justifica ideea unei impedante.
Faptul este variabil pentru toate frecventele, afara de frecventa de rezonanta a conductorului,
in care caz cele doua reactante devin egale si de semn contrar, anulandu-se reciproc. Astfel in
cazul frecventei de rezonanta ramane numai aspectul rezistiv al antenei.
Avand ampermetrul in circuitul antenei si alimentand antena cu un curent de RF pe frecventa de
rezonanta, vom putea masura intensitatea curentului in ventru de curent.
Presupunem ca aceasta intensitate este de 0.7 A pentru o putere de radiofrecventa de 36 W
aplicata si care este disipata de acesta. Utilizand formula cunoscuta din legea lui Joule,
W = R * I2, vom vedea ca totul se petrece ca si cum cei 36 W se transforma in caldura, intr-o
rezistenta de 73 de ohmi.
Dar rezistenta firului din care este confectionata antena nu depaseste o zecime de ohm, ceea ce
ne face sa gandim ca cei 73 de ohmi calculati mai inainte reprezinta cu totul altceva decat
rezistenta ohmica a conductorului si anume rezistenta de radiatie care defineste
intr-un fel valoarea cuplajului dintre antena si mediul inconjurator.Corect vom putea spune ca
exista o impedanta a antenei de 73 de ohmi la rezonanta.
De remarcat faptul ca tot ceea ce am expus mai sus este valabil numai in cazul legaturii la
antena intr-un punct corespunzand unui ventru de intensitate. In afara de acesta, impedanta
creste peste cei 73 de ohmi, pe masura ce ne departam de ventru, pentru a atinge valori pana la
cateva mii de ohmi in nodurile de intensitate.
D. Linii de transmisiune
Pentru transmiterea energiei maxime de la emitator la antena este necesara o dimensionare corecta
a liniilor de transmisie.
Intr-o linie acordata, cu lungimea lambda/ 2 sau n lambda/ 2 apar unde stationare. Prin
intermediul unei linii de alimentare acordate se poate alimenta orice antena in rezonanta si, de
asemenea, se poate produce adaptarea impedantelor. In general, o antena in lambda/ 2 poate fi
alimentata pe orice frecventa armonica mai inalta ( 2 lambda; 2.5 lambda; 3 lambda; 3.5 lambda;
etc. ). In cazul cand alimentarea antenei se face printr-o linie de alimentare cu lungimea egala
cu lambda/ 4 sau un numar multiplu de lambda/ 4 se produce o transformare a impedantei de intrare,
ca urmare a faptului ca raportul dintre tensiunea si curentul de la capatul liniei de alimentare
se schimba in raport invers la inceputul liniei.
Trebuie insa retinut ca pentru a evita actiunea reciproca dintre antena si linia de alimentare vom
instala linia in unghi drept fata de antena, pe o lungime de cel putin lambda/ 4.
E. Influenta solului
La diferite inaltimi ale antenei fata de sol corespund diferite valori ale defazajului intre
curentii din antena si cei reflectati de sol, care se traduc prin variatii ale rezistentei de
radiatie a antenei.
Un dipol in semiunda ( lambda/ 2 ) trebuie suspendat la o distanta minima de lambda/ 2 de
suprafata pamantului.
Un dipol la o inaltime de lambda/ 4 sau multiplu de aceasta, radieaza sub unghiuri mari, ceea ce
rezulta ca antena se preteaza foarte bine pentru lucrul la VHF.
[Back]
[Home]