آنتن : 1 راه مطمئن برای ارتباط

آنتن چیست؟

در مهندسی مخابرات ، رابط بین امواج رادیویی منتشر شده در فضا و جریان های الکتریکی در حال حرکت در هادی های فلزی است که بوسیله فرستنده منتشر شده و با گیرنده دریافت می شود.

در هنگام عمل ارسال ، یک فرستنده رادیویی جریان الکتریکی را به پایانه های گیرنده می رساند و دستگاه انرژی را از جریان به صورت امواج الکترومغناطیسی (امواج رادیویی) می تاباند.

در هنگام عمل دریافت، گیرنده مقداری از توان یک موج رادیویی را دریافت کرده تا بوسیله این امواج ، جریان الکتریکی را در پایانه های آن تولید شده برای تقویت به گیرنده اعمال شود.

آنتن ها از اجزای ضروری همه تجهیزات رادیویی هستند.

آنتن آرایه ای از هادی ها و عنصرها است که به طور الکتریکی به گیرنده یا فرستنده متصل است. آنتن‌ها را می‌توان برای ارسال و دریافت امواج رادیویی در تمام جهات افقی به صورت مساوی (معروف به آنتن‌های چند جهتی)، در یک جهت خاص (مانند آنتن‌های جهت دار، یا با بهره بالا، یا پرتو) طراحی کرد.

جهت دهی قوی و راندمان خوب هنگام ارسال با آنتن هایی با ابعاد بسیار کوچکتر از نیم طول موج به سختی بدست می آید.

اولین آنتن ها در سال 1888 توسط فیزیکدان آلمانی هاینریش هرتز در آزمایش های پیشگام خود برای اثبات وجود امواج پیش بینی شده توسط نظریه الکترومغناطیسی جیمز ماکسول ساخته شد.

هرتز آنتن های دوقطبی را در نقطه کانونی بازتابنده هم برای ارسال و هم برای دریافت قرار داد.

از سال 1895، گوگلیلمو مارکونی توسعه آنتن‌های کاربردی برای تلگراف بی‌سیم از راه دور را آغاز کرد، که برای آن جایزه نوبل دریافت کرد.

واژه شناسی آنتن

منشأ کلمه آنتن نسبت به دستگاه بی سیم به پیشگام رادیویی ایتالیایی گوگلیلمو مارکونی نسبت داده می شود. در تابستان 1895، مارکونی شروع به آزمایش سیستم بی سیم خود در خارج از منزل در املاک پدرش در نزدیکی بولونیا کرد و به زودی شروع به آزمایش با سیم های بلند “آنتن” آویزان از یک قطب کرد.

در ایتالیایی تیر چادر به عنوان l’antenna centrale شناخته می‌شود و تیرک با سیم به سادگی l’antenna نامیده می‌شود.

تا آن زمان عناصر ارسال و دریافت تابش بی سیم به سادگی به عنوان “ترمینال” شناخته می شدند. به دلیل شهرت او، استفاده مارکونی از کلمه آنتن در میان محققان و علاقه مندان به بی سیم و بعدها به عموم مردم گسترش یافت.

آنتن ممکن است به طور کلی به یک مجموعه از جمله ساختار پشتیبانی، محفظه (در صورت وجود) و غیره، علاوه بر اجزای واقعی حامل جریان RF اشاره داشته باشد. یک آنتن گیرنده ممکن است نه تنها شامل عناصر گیرنده فلز غیرفعال، بلکه یک پیش تقویت کننده یا میکسر یکپارچه، به ویژه در فرکانس های مایکروویو و بالاتر باشد.

بررسی آنتن

هر گیرنده یا فرستنده رادیویی به آنتن نیاز دارد تا اتصال الکتریکی خود را به میدان الکترومغناطیسی متصل کند. امواج رادیویی امواج الکترومغناطیسی هستند که سیگنال‌ها را از طریق هوا (یا از طریق فضا) با سرعت نور و تقریباً بدون تلفات انتقال منتقل می‌کنند.

آنتن‌ها را می‌توان به‌عنوان های چند جهته ، تابش انرژی تقریباً یکسان در تمام جهات افقی، یا تک جهته ، که در آن امواج رادیویی در برخی جهت‌ها متمرکز می‌شوند، طبقه‌بندی کرد.

یک آنتن تک جهته به اصطلاح پرتو یک جهته است و برای حداکثر پاسخگویی در جهت ایستگاه دیگر طراحی شده است، در حالی که بسیاری از آنتن های دیگر برای قرار دادن ایستگاه ها در جهات مختلف در نظر گرفته شده اند اما واقعاً همه جهته نیستند.

از آنجایی که آنتن ها از واکنش متقابل تبعیت می کنند، همان الگوی تابش برای انتقال و همچنین دریافت امواج رادیویی اعمال می شود.

یک آنتن فرضی که در تمام زوایای عمودی و افقی به طور یکسان تابش می کند، رادیاتور همسانگرد نامیده می شود، اما این رادیاتورها در عمل نمی توانند وجود داشته باشند و به طور خاص مورد نظر نیستند.

برای بیشتر ارتباطات زمینی، در عوض، حداقل یک مزیت در کاهش تابش به سمت آسمان یا زمین به نفع جهت های افقی وجود دارد.

آنتن دوقطبی که به صورت افقی است، هیچ انرژی را در جهت هادی نمی فرستد – این آنتن پوچ نامیده می شود – اما در بیشتر جهات دیگر قابل استفاده است.

تعدادی از چنین عناصر دوقطبی را می توان در یک آرایه آنتن مانند Yagi-Uda ترکیب کرد تا یک جهت افقی واحد ایجاد کند، بنابراین آنتن پرتو نامیده می شود.

آنتن دوقطبی، که اساس طراحی های اکثر آنتن ها است، یک جزء متعادل با ولتاژها و جریان های برابر اما مخالف اعمال شده دو پایانه آن است.

آنتن عمودی یک آنتن تک قطبی است. زمین (یا هر سطح رسانای بزرگ) نقش هادی دوم یک دوقطبی را بازی می کند. از آنجایی که آنتن‌های تک قطبی به یک سطح رسانا متکی هستند، ممکن است آن‌ها با صفحه روی زمین نصب شوند تا تأثیر نصب بر روی سطح زمین را به حداکثر برسانند.