เสาอากาศและเครื่องบินภาคพื้นดิน


13

ฉันกำลังมองหาที่แผ่นข้อมูลนี้สำหรับANT-433-HETH เสาอากาศ ในกล่องที่มีข้อความว่า "เลย์เอาต์ของคณะกรรมการที่แนะนำ" ฉันเห็นมิติที่มีข้อความว่า "ระยะห่างขั้นต่ำถึงระนาบพื้น" 0.5 นิ้ว

ฉันมักจะคิดว่าคุณควรให้จุดฟีดเสาอากาศของคุณอยู่เหนือ (หรือฝังในรูทะลุ) ระนาบกราวน์ ... ฉันเข้าใจผิดอย่างมากหรือไม่?

เป็นเรื่องธรรมดาหรือไม่ที่จะแยกจุดป้อนสายอากาศของคุณออกจากระนาบกราวด์ด้วยอย่างน้อยที่สุด?

ความคิดเกี่ยวกับระยะทางต่ำสุดกับระนาบกราวน์ก็ทำให้เกิดคำถามว่าระยะทาง "ที่เหมาะสม" คืออะไรเพราะถ้าระนาบกราวด์อยู่ไกลพอแล้วจุดนั้นคืออะไร?


ในขณะที่การออกแบบ RF อยู่ไกลจากพื้นที่ที่มีความเชี่ยวชาญของฉันฉันใช้ความต้องการแผ่นข้อมูลเพื่อลดปัญหาข้อ จำกัด ระนาบกราวด์ที่จุดป้อน แต่แทนที่จะออกจากพื้นที่รอบ ๆ เสาอากาศพื้นราบที่ว่างเพื่อให้มีความไวเพียงพอ Keepaway ที่ระบุไว้คือ 2x id ของคอยล์ซึ่งอาจเป็นทวีคูณของความยาวคลื่นปฏิบัติการ
HikeOnPast

@DeanB ความยาวคลื่น (ไตรมาส) ที่ 434MHz ประมาณ 6.8 นิ้ว ...
vicatcu

ฉันบอกคุณว่าฉันไม่ได้ทำ RF! :) คุณสามารถติดต่อตัวแทนจำหน่ายของคุณเพื่อขอคำชี้แจงได้หรือไม่?
HikeOnPast

รอคอยที่จะมีคนตอบคำถามนี้
มาตรฐาน Sandun

ฉันแค่ใส่มันลงในส่วนความเห็นเพราะฉันไม่ใช่ผู้เชี่ยวชาญ แต่สิ่งที่ฉันทำในแผ่นข้อมูลก็คือเสาอากาศควรจะแขวนอยู่ด้านข้างของ PCB ไม่ใช่เหนือระนาบกราวน์ แต่อยู่ข้างๆ คือแกนของเสาอากาศอยู่บนระนาบเรขาคณิตเดียวกันกับระนาบกราวด์
geometrikal

คำตอบ:


7

มีหลายแบบที่แตกต่างกันสำหรับเสาอากาศและการออกแบบบางอย่างผิดปกติมาก เสาอากาศมักใช้เครื่องบินภาคพื้นดิน แต่นี่ไม่ใช่ข้อกำหนดที่เข้มงวด เสาอากาศแบบลูปและไดโพลเป็นสองตัวอย่างที่ไม่ต้องการระนาบกราวด์

ข้อกำหนดพื้นฐานสำหรับเสาอากาศคือ:

  1. การจับคู่ที่ดีกับวงจรขับมัน (และมักจะพ้องกับความถี่ในการทำงาน) เพื่อให้สามารถใช้กำลังมากที่สุดในเสาอากาศและ

  2. มีกระแสไหลไปตามความยาวของมันเพื่อให้เขตผลลัพธ์นั้นแผ่พลังงานออกสู่อวกาศ (การรับเสาอากาศเป็นเพียงกระบวนการนี้ในสิ่งที่ตรงกันข้าม)

รายการ (2) อธิบายว่าทำไมคุณไม่สามารถติดวงจรรถถังขนาดเล็กบนกระดานและคาดว่ามันจะแผ่รังสีได้อย่างมีประสิทธิภาพ

รายการ (1) โดยทั่วไปจะอยู่ภายใต้หัวข้อของ "การปรับ" ซึ่งคุณนำเสาอากาศไปยังเสียงสะท้อนหรือที่ใดก็ตามที่มันถูกออกแบบมาเพื่อปรับแต่ง เสาอากาศไดโพลนั้นมีความยาวของเส้นลวดเรโซแนนท์ที่แตกหักอยู่ตรงกลางเพื่อให้สามารถป้อนจุดป้อน เสาอากาศ "กราวนด์" จะลบไดโพลครึ่งหนึ่งและแทนที่ระนาบกราวด์สำหรับสิ่งนั้น การเหนี่ยวนำขององค์ประกอบการแผ่รังสีทำงานร่วมกับความจุระหว่างมันและระนาบกราวด์เพื่อก่อให้เกิดวงจรเรโซแนนท์ที่ให้การจูนเสาอากาศที่เหมาะสม เมื่อใช้วิธีนี้ระนาบพื้นอาจถูกเรียกว่า "counterpoise"

เสาอากาศแบบขดลวดขดขึ้นหม้อน้ำค่อนข้างเพื่อเพิ่มการเหนี่ยวนำและสั้นลงความยาว การทำให้เสาอากาศสั้นลงส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพการทำงานดังกล่าวก่อนหน้านี้

จนถึงตอนนี้เรามีหม้อน้ำคอยล์ติดอยู่เหนือระนาบพื้น แต่พวกเขามีเวอร์ชั่นติดตั้งบนพื้นผิวที่ขนานกับบอร์ด ฉันไม่สามารถบอกได้จากแผ่นข้อมูลหากปลายทั้งสองข้างเชื่อมต่อกัน แต่ฉันต้องเดาว่าปลายด้านหนึ่งยังคงเปิดอยู่ ... มันถูกบัดกรีลงเพื่อยึดไว้กับที่ หากคุณนำข้อตกลงนี้มาใกล้กับระนาบกราวน์มากเกินไปมันจะเพิ่มความจุให้กับวงจรและลดความถี่ลง พลังงานบางส่วนจะถูกรวมเข้ากับพื้นและจะหายไปหรืออย่างน้อยก็ทำให้รูปแบบการแผ่รังสีไม่ดี


เป็นเสียงที่คิดว่าหม้อน้ำขดเป็นเสาอากาศคลื่นสี่ต้องการเครื่องบินพื้นดินเพื่อ "สะท้อน" มันเป็นไดโพลที่มีประสิทธิภาพ? ฉันค่อนข้างแน่ใจว่าปลายทั้งสองไม่ได้เชื่อมต่อในรุ่น mount surface ที่ขนานกับบอร์ด - แค่ปลายด้านหนึ่งเป็นจุดป้อนและปลายอีกด้านสำหรับความมั่นคงทางกล
vicatcu

สิ่งที่คุณพูดถูกต้อง แต่ดูรูปแบบการแผ่รังสีของพวกเขาอีกครั้ง รูปแบบแนวนอนดูไม่เหมือนแนวตั้งที่วางอยู่ด้านข้าง ดังนั้นระนาบกราวด์จึง "ทำให้เกิดรูปแบบการแผ่คลื่น" ฉันคิดว่าคำพูดของคุณถูกต้องมากขึ้นถ้าเราแค่กังวลเกี่ยวกับการจับคู่เสาอากาศ
gbarry

3

"ฉันคิดเสมอว่าคุณควรให้จุดฟีดเสาอากาศของคุณอยู่เหนือ (หรือฝังในรูทะลุ) ระนาบพื้น"

นี่เป็นเรื่องจริงสำหรับเสาอากาศบางตัวเท่านั้น

โดยทั่วไปแล้ว : พยายามให้เสาอากาศอยู่ห่างจากวัสดุที่เป็นตัวนำไฟฟ้ามากที่สุดโดยเฉพาะจากพื้นผิวโลหะ

ข้อยกเว้น: สำหรับแต่ละเสาอากาศจะมีการกำหนดค่าฟิลด์เฉพาะ (E-field & H-field) พื้นผิวโลหะนั้นดีตราบใดที่พวกมันตั้งฉากกับ E-field อย่างเคร่งครัด ปัญหาเกี่ยวกับพื้นผิวที่นำไฟฟ้าคือพวกเขาลัดวงจร E-field (บังคับให้เป็น 0) ตราบใดที่ E-field ชนกับพื้นผิวในแนวตั้งฉากอย่างเคร่งครัดพื้นผิวนั้นมีความสัมพันธ์กับ E-field และการกำหนดค่าของสนามก็ยังไม่ถูกรบกวน

ข้อยกเว้นจะพบกันมากที่สุดเมื่อใดก็ตามที่มีคุณสมบัติสมมาตรกับเสาอากาศของคุณ เช่น di-pole ที่สมบูรณ์มีสองแกนป้อนจุดตรงกลาง ในระนาบตั้งฉากกับ di-pole, ตรงจุดฟีด, E-field จะตั้งฉากกับระนาบ คุณสามารถแทนที่หนึ่งแกนของ di-pole โดย "ระนาบกราวด์", feed-point ที่ซึ่งโมโนโพลตอนนี้ชนระนาบกราวด์ สิ่งนี้เกิดขึ้นกับเสาอากาศอื่นที่ใช้กันทั่วไปด้วย

ในทางกลับกันคุณสามารถใช้เอฟเฟกต์เป็นส่วนหนึ่งของการออกแบบเสาอากาศเพื่อบังคับให้ฟิลด์ E เข้าสู่การกำหนดค่าบางอย่าง ทำได้เช่นในเสาอากาศบางทิศทาง

Near-field vs. Far-field : สนามของเสาอากาศสามารถแบ่งออกเป็นNear-field และ Far-field การรบกวนสนามในบริเวณใกล้เคียงโดยทั่วไปจะเป็นความหายนะที่เกี่ยวกับประสิทธิภาพของเสาอากาศที่ต้องการการรบกวนของสนามในสนามระยะไกลส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพการทำงานในทิศทางของการรบกวนเท่านั้น ใกล้กับจุดสิ้นสุดของสนามใกล้และจุดเริ่มต้นของสนามไกลนั้นไม่ชัดเจน: เสาอากาศบางแห่งนั้นไวกว่าสนามอื่น ตามกฎของหัวแม่มือ: ทุก ๆ 3-5 ลูกแกะออกไปไกลแน่นอน สิ่งใดที่ใกล้ชิดอาจหรืออาจไม่รบกวนลักษณะของเสาอากาศ, การปรับเปลี่ยนความถี่กลาง, ทิศทาง, การจับคู่, ...

เสาอากาศคอนกรีตที่คุณกำลังอ้างถึงมีรูปร่างเป็นเกลียว วิทยานิพนธ์เกี่ยวกับเสาอากาศแบบขดลวดนี้ทำให้เกิดเสาอากาศแบบขดลวดโดยใช้แบบจำลองสองแบบ:

  1. di-pole folded (เส้นรอบวง << ความยาวคลื่น): ประพฤติประมาณเหมือน di-pole
  2. แกนเสาอากาศแผ่ขดลวด (เส้นรอบวง≈ความยาวคลื่น)

เมื่อพิจารณาจากแผนภาพรังสีเสาอากาศที่อยู่ระหว่างการพิจารณาจะอยู่ระหว่างสองขั้วอย่างน้อยที่สุดเมื่อติดตั้งฉากกับระนาบกราวด์ ในกรณีนี้ E-field จะตั้งฉากกับระนาบกราวด์อย่างเคร่งครัด จุดป้อนควรอยู่บนระนาบกราวด์และระนาบกราวด์ควรขยายให้เหมาะสมที่สุดในทุกทิศทางรอบจุดป้อน

หากติดตั้งเสาอากาศขนานกับระนาบกราวน์มันจะลัดวงจร E-Filed ระนาบกราวด์จะเปลี่ยนการกำหนดค่าใกล้สนามอย่างลึกซึ้งดังนั้นคุณต้องพิจารณาว่าเป็นส่วนหนึ่งของการกำหนดค่าเสาอากาศ ในความเป็นจริงตอนนี้คุณกำลังดูเสาอากาศที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิงซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมทฤษฎีในวิทยานิพนธ์ที่เชื่อมโยงจึงไม่สามารถใช้งานได้อีกต่อไป ฉันพนันได้ว่าเสาอากาศนั้นจะทำให้ระดับ HF ที่พอเหมาะกับระนาบกราวน์ (โดยทั่วไปถือว่าเป็นปัญหา) ดังที่คุณอาจเห็นจากแผนภาพรังสีเสาอากาศใหม่นั้นค่อนข้างเป็นทิศทางที่ค่อนข้างมีรังสีเป็นศูนย์ในทิศทางของระนาบกราวด์

ฉันไม่รู้ว่าทำไมมันมีประโยชน์ที่จะรักษาระยะห่างระหว่างเสาอากาศและระนาบพื้นให้น้อยที่สุด อาจจะมีการสูญเสียในระนาบพื้น แต่ก็อาจเป็นเพราะการจับคู่หรือการปรับแต่งหรือทิศทางหรือรวมกันทั้งหมด


ฉันชอบคำตอบนี้คุณช่วยอธิบายเกี่ยวกับเสาอากาศเสาอากาศที่เชื่อมโยงกับคำถามได้ไหม ฉันคิดว่ามันมีประสิทธิภาพไตรมาสคลื่นเสาอากาศซึ่งเป็นสาเหตุที่เครื่องบินพื้นดินที่มีความเกี่ยวข้อง / สิ่งจำเป็นที่จะทำให้มันทำงานได้ตามที่ตั้งใจไว้ ...
vicatcu

2

การอ้างอิงจากหน้า 10 ของกระดาษ"การปรับปรุงประสิทธิภาพของเสาอากาศแท็กระบุความถี่วิทยุบนระนาบกราวด์โลหะ" :

เมื่อระยะห่างจากเสาอากาศโลหะน้อยกว่าหนึ่งในสี่ของความยาวคลื่นคุณสมบัติเสาอากาศเริ่มได้รับความทุกข์ทรมานเนื่องจากคลื่นสะท้อนกลับมีการเลื่อนเฟสใกล้ 180 องศาและการเลื่อนเฟส 180 องศาทำให้เกิดสัญญาณรบกวนแบบทำลายล้างโดยรวมกับสัญญาณที่มา โดยตรงจากเสาอากาศ

ไม่ใช่เสาอากาศรูปร่างเดียวกัน (ใช่ไหม) แต่หวังว่าจะมีข้อมูลที่เป็นประโยชน์

นอกจากนี้ยังอาจมีประโยชน์: "ผลกระทบของโลหะระนาบกราวน์ใน RFID Tag เสาอากาศ"


0

ฉันไม่ใช่ผู้เชี่ยวชาญด้าน RF แต่ต้องการโพสต์ประสบการณ์ของฉันเป็นคำตอบเพราะช่องแสดงความคิดเห็นดูหนาเกินไป

และใช่ว่ามันแปลกจริง ๆ ! ด้วยเสาอากาศทั้งหมดที่ฉันทำงานกับจุดป้อนเสาอากาศอยู่เหนือระนาบกราวด์เสมอการติดตาม RF ไปยังเสาอากาศนั้นมีระยะทางและความหนาสูงสุดที่แน่นอนซึ่งมันเชื่อมต่อกับ (ในกรณีของฉัน) pcb ที่พิมพ์แบบพับ / กางออก เสาอากาศฉันลูกชายขอบโดยไม่มีเครื่องบินพื้นดิน

เอกสารจำนวนมากแนะนำวิธีปรับจูนอิมพิแดนซ์ให้ตรงกับความถี่ แต่จากประสบการณ์ของฉันทำให้ RF ออกมาใกล้ PCB ที่พิมพ์ฉันสามารถใช้ balun โดยไม่มีส่วนประกอบการปรับแต่งเพิ่มเติมและทุกสิ่งทำงานได้ดี

ฉันสังเกตเห็นว่าคุณกำลังพูดถึง 433mhz ประสบการณ์ส่วนใหญ่ของฉันอยู่ที่ 2.4 กิกะเฮิร์ตซ์

อาจเป็นไปได้ว่าในความถี่ย่อย giga จุดป้อนของคุณไม่จำเป็นต้องอยู่เหนือระนาบกราวด์ตราบใดที่ขดลวดของคุณชดเชยความถี่ .. ซึ่งไม่ตรงกับความถี่ในความถี่เหล่านี้

เอกสารนี้จาก TI , หนึ่งนี้มากเกินไปและยังเป็นหนึ่งในนี้อาจช่วยให้คุณเข้าใจวิธีการจัดการกับวิศวกรรมของคุณ มันหมายถึงความถี่ทั่วไปที่ใช้และวิธีการแก้ไขปัญหา rf

ฉันไม่สามารถให้คำตอบที่แน่นอนได้ - เนื่องจากโลกของ RF นั้นซับซ้อนและละเอียดอ่อนมาก ฉันหวังว่านี่จะช่วยคุณค้นหาคำตอบของคุณ


0

เมื่อมองดูแผนภาพพวกเขาจะแสดงเลย์เอาต์พื้นผิวให้คุณเห็น - แผ่นอิเล็กโทรดนั้นมีระยะห่างเท่ากับความยาวของขดลวด - และฉันคิดว่า "ระยะห่างจากระนาบพื้น" .5 นิ้วนั้นมีพื้นที่เพียงพอที่จะรองรับขนาด. 35 นิ้ว เส้นผ่านศูนย์กลางของขดลวด - ฉันคิดว่าแนวความคิดนี้คือการหลีกเลี่ยงเสาอากาศทั้งหมดที่วางราบกับชั้นกราวด์ทองแดงเพียงเสี้ยวหนึ่งมิลลิเมตร - พวกเขาพยายามหลีกเลี่ยงเอฟเฟกต์กาฝากที่อาจทำให้เกิด


ฉันไม่เห็นด้วย ... ดูแผนภาพในกล่องที่มีข้อความ "สำหรับแอปพลิเคชันที่มีการสั่นสะเทือนหรือช็อต" และไดอะแกรม "Parallel to Groundplane" (ทั้งสองอย่างนี้แสดงถึงการกำหนดค่าการยึดพื้นผิว) เสาอากาศแขวนอยู่ห่างจากบอร์ด ระนาบกราวด์ ...
vicatcu
โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.