Твитнуть
В данном материале рассматриваются наиболее популярные типы антенн, используемых в системах передачи данных на короткие расстояния в диапазоне ОВЧ и УВЧ.
Четвертьволновой излучатель (Whip antenna)
Самый простой тип антенн, которые используются в радиомобильной связи на ОВЧ и УВЧ — четвертьволновой излучатель рис.1.
Рис. 1.
Это отрезок проводника или проводящей дорожки на плате (рис.3) длиной в ¼ длины волны несущего колебания, соединенный с выводом RX/TX приемника/передатчика. Длина резонансной четвертьволновой антенны может быть рассчитана по следующей формуле: где f — частота в МГц. Для частоты 433,92 МГц длина антенны получается равной 17 см. Антенну можно сделать короче, если использовать более толстый или широкий проводник, либо проводник с покрытием.
При удалении антенны от приемника или передатчика необходимо использовать коаксиальный кабель (50 Ом) рис.2.
Рис. 2.
Заземление коаксиального кабеля должно быть припаяно к земле на плате вблизи антенного вывода приемника или передатчика.Как было сказано выше, антенна может быть выполнена в виде печатного проводника на печатной плате рис.3.
Рис. 3.
Такого рода антенна может быть короче на 10% — 20% по сравнению с расчетной, в зависимости от того, какого рода и какой толщины диэлектрик печатной платы используется. Расстояние от антенны до ближайшего элемента или земли должно быть не меньше 5 мм.Спиральная антенна (Helical)
Спиральная антенна — это проводник, обычно сталь, медь или латунь, свернутый в спираль рис.4.
Рис. 4.
Диаметр спирали (D) должен быть равен 1/10 длины волны. Однако, изменяя диаметр D, можно менять количество витков антенны. Также настройку можно проводить и путем растягивания или сжатия антенны целиком.Экспериментальным подбором были установлены следующие параметры спиральной антенны на частоту 433,96 МГц, изготовленной из эмалированного медного проводника толщиной 1 мм:
количество витков 17,
диаметр D=5 мм,
длина L=30 мм.
Существенным недостатком данной антенны является большое влияние на ее работу расположенных рядом предметов, например руки, при наладонном исполнении устройства (handheld). Поэтому ее не рекомендуется использовать в такого рода устройствах.
Петлевая антенна (Loop)
Петлевая антенна — это печатный проводник, один конец которого припаян к «земле», второй, через конденсатор, к выходу передатчика или входу приемника.
Данный тип антенн чаще используется в качестве антенны для передатчиков. Простота конструкции и настройки, небольшие размеры, слабое влияние окружающих предметов позволяют использовать ее в handheld устройствах, таких как автомобильная сигнализация в (брелке), пульты дистанционного управления для дверей гаражей и т.п.
При проектировании антенны необходимо стараться сделать петлю как можно большей (рис.5.), потому, что чем меньше петля, тем уже полоса антенны и меньше коэффициент усиления.
Рис. 5.
Настройка антенны производится с помощью конденсатора.Сравнение разных типов антенн
Четвертьволновой излучатель имеет большие физические размеры, предназначен для приложений, критических к коэффициенту усиления антенны, хотя очень прост в изготовлении и эксплуатации.
В случае, когда необходимы малые габаритные размеры, лучше использовать спиральную антенну. Но, с другой стороны, спиральная антенна сложнее в настройке и оптимизации, чем четвертьволновая, и более критична к окружающему пространству.
Из всех трех представленных в данном материале антенн, петлевая антенна имеет наихудший коэффициент усиления.
Сравнительная таблица.
| Параметры | Lopp | Helical | Whip |
| Простота изготовления | 1 | 2 | 3 |
| Частотный диапазон | 1 | 2 | 3 |
| Размеры | 2 | 3 | 1 |
| Влияние окружающих предметов | 3 | 1 | 2 |
| Общая характеристика | 1 | 2 | 3 |
3 — лучший параметр
Источник: rtcs.ru