Vyžarovacie charakteristiky modelárskych antén – 1. časť
O tom svedčí aj mnoho nesprávne umiestnených antén, hlavne na RC vysielačoch, hoci by často stačilo ich len pootočiť.
Preto som zašiel za mojim bývalým kolegom Ondrejom, ktorý dobre „vládne“ programu AutoCad a poprosil ho o pomoc.
On bez zaváhania vytiahol peňaženku a uprel na mňa „tázavý“ pohľad, preto som mu radšej hneď naznačil, že nie takúto pomoc mám na mysli.
autor: Janko O.
Väčšina modelárov „neholduje“ elektronike (a keď, tak viac-menej z donútenia) a preto je pochopiteľné, že pojem „vyžarovacia charakteristika antény“ je pre nich nezaujímavá vec.
Konkrétne som od Ondreja chcel, aby mi pomohol na počítači „vymodelovať“ vyžarovacie charakteristiky antén. Chcel som, aby to bolo tzv. „3D“, aby to bolo také „plastické“, aby to bolo „rukolapné“, skrátka, aby si to vedel predstaviť aj problematiky antén neznalý modelár.
Keďže Ondrej, ako vynikajúci strojár, má vrodené technické myslenie a priestorovú predstavivosť, tak náš dohovor bol rýchly. Ešte som ani nedokončil vetu a už mi skočil do reči s protiotázkou: „Myslíš takto ….?“ (pritom myšou zbesilo pobehal po stole a na monitore sa zrazu objavilo to, čo som naozaj chcel). Moja odpoveď bola stručná: „Presne!“
.jpg)
Hneď na začiatku je nutné niektoré veci uviesť na „pravú mieru“. Všade v texte aj na obrázkoch sa spomína „vyžarovacia“ charakteristika. Z toho vyplýva, ako by sme hovorili len o vysielacích anténach a o prijímacích nie.
Ale my v skutočnosti budeme hovoriť o vysielacích aj o prijímacích anténach a pritom budeme stále spomínať „vyžarovaciu“ charakteristiku. Ide o to, že drvivá väčšina antén (ak to nie sú aktívne antény – so zosilňovačom) môže byť použitá ako vysielacia, ale aj ako prijímacia.
Pričom ich najdôležitejšie vlastnosti (smerová charakteristika, polarizácia, impedancia, zisk atď.) sú totožné v režime vysielania aj príjmu.
V tomto článku sa najviac venujeme smerovým (vyžarovacím) charakteristikám antén, pretože tu sa modelári najčastejšie dopúšťajú „nepresností“, ale chceme spomenúť aj tajomné slovíčko „zisk“. Pod týmto pojmom si mnohí predstavujú, že takáto anténa akosi zvyšuje výkon vysielača, ale skutočnosť je trochu prozaickejšia.
.jpg)
Prvotným pojmom je anténa všesmerová (táto "teoretická" anténa je naozaj všesmerová, ačkoľvek sa jej niektoré iné antény snažia tento titul "vyfúknuť"), ktorej vyžarovacia charakteristika vyzerá ako guľa (nemá žiadne maximum ani minimum), v ktorej strede sa nachádza žiarič – anténa (jej zisk je 0 dB). V elektrotechnike sa takáto anténa prakticky „nevyskytuje“, ale aspoň na priblíženie si ju môžeme predstaviť ako svietiaci bod (žiarovku, alebo lepšie iskru) vo voľnom priestore, ktorého svetlo sa šíri všetkými smermi rovnako.
.jpg)
Oveľa častejšie sa ako anténa používa dipól (kratší ako Lambda pol), ktorého charakteristika pripomína z dvoch protiľahlých strán preliačenú guľu. Keďže týmito dvomi smermi vyžaruje menej (svetlo takmer nevidno), tak logicky sa táto „ušetrená“ energia presunula inam – do maxima vyžarovacej charakteristiky (svetlo zosilnelo). Preto sa hovorí, že má (voči všesmerovej „guli“) zisk asi 2 dB.
Paradoxne práve táto anténa býva často nazývaná ako všesmerová, ačkoľvek je všesmerová len v jednej rovine (v "rovine" zemského povrchu), čo je ovšem celkom pochopiteľné, pretože pre ľudí žijúcich na zemskom povrchu nie je dôležité, že vôbec nevysiela kolmo hore ani kolmo dole.
.jpg)
Ak dĺžku antény (dipólu) mierne predĺžime, jej charakteristika sa ešte viac sploští, maximum bude ešte výraznejšie (tu bude zisk až 5 dB (svetlo bude ešte silnejšie)), ale vyžarovanie v ostatných smeroch o to viac zoslabne. Ak sa nám model „ocitne“ práve v niektorom z týchto (“slabých“) smerov, je to horšie, ako pri použití antény so ziskom len 2 dB. Takže tieto antény „prinášajú“ zisk len vtedy, keď sú správne nastavené – smerované – orientované. Ak nie, prinášajú stratu (zhoršenie signálu (zoslabnutie svetla)).
.jpg)
Ďalším „zdokonalovaním“ vyžarovacej charakteristiky antény môžeme dospieť až napr. k parabolickým anténam (analogicky parabolický reflektor (v aute), ktorého svetlo je veľmi silné len jediným smerom, ostatnými smermi prakticky nesvieti), ktorých zisk môže byť aj vyše 40 dB. Napr. satelitné antény, ktoré musíte na danú družicu doslovne „namieriť“, inak nechytíte vôbec nič.
Súvisiace články:
Vyžarovacie charakteristiky modelárskych antén – 2. časť
3D Radiation characteristics of antennas of modeler RC transmitters and receivers 3D caratteristica di radiazione di antenne modellatore di trasmettitori e ricevitori RC 3D Strålning egenskaper antenner av Modeler RC sändare och mottagare 3D características de radiación de las antenas de modelador de transmisores y receptores de RC 3D радиационных характеристик антенн Modeler передатчики и приемники RC 3D características de radiação de antenas de transmissores e receptores modelador RC 3D właściwości promieniowania anten nadajników i odbiorników RC modelarz 3D Stråling egenskapene til antenner av modeler RC sendere og mottakere 3D-Abstrahlcharakteristik der Antennen von Modellierer RC Sender und Empfänger 3D-s sugárzás jellemzői antennák a modellező RC adók és vevők 3D Straling karakteristieken van de antennes van de modeler RC zenders en ontvangers 3D caractéristiques de rayonnement des antennes des émetteurs et récepteurs RC modeleur 3D Säteilyn ominaisuudet antennit mallintajan RC lähettimet ja vastaanottimet 3D Stråling karakteristika af antenner af modeler RC sendere og modtagere 3D خصائص الإشعاع من هوائيات الارسال والاستقبال روتردام صانع التماثي
<Staršie | tento článok | Novšie>
Napísané: 7. 10. 2021, 07:57 | Prečítané: 21685x | Kategórie: Elektronika | Napísal: admin |
Komentáre: 20
Ako "coro" a "JirkaA" na RC-Mánii správne uvádzajú: anténarina to je duchárina. Ja tvrdím, že je to ťažká veda, pritom neviem, či treba väčší dôraz položiť na slovo "veda" alebo "ťažká".
Dve antény, to už je vlastne anténna sústava, anténny systém. Každá má svoje vyžarovanie, ktoré sa skladá do výslednej charakteristiky. Pri tom záleží na ich vzdialenosti, polohe, frekvencii, fázi atď. Aj táto (ako každá iná) anténa bude mať svoje maximá a svoje minimá - možno aj nulové. Možno by sa v niečom dosiahli zlepšené výsledky, ale v niečom by isto boli "nečakané" minimá, diery, alebo ako to nazvať. K tomu ešte vždy pristupujú odrazy (najčastejšie od zeme), čo vedie k tomu, že priamy a odrazený signál sa môžu sčítať (zlepšenie), ale aj odčítať, trebárs aj na výsledok 0 - čiže žiadny signál. "Anténová veda" nie je jednoduchá, skôr je to naozaj tá duchárina a akýsi technický "cit".
Pre majiteľov dlhých antén je v tomto smere každá rada drahá. Máloktoré vysielače majú možnosť "nasmerovať" anténu pomocou kĺbu. Lepšie je postaviť sa bokom, ale chce to cvik a navyše to vyzerá dosť komicky. Ale signál to zlepší!
Antény na 2,4 GHz to majú oveľa jednoduchšie, pretože nejaký kĺb majú prakticky vždy.
Navyše pri dlhých anténach tieto súčasne zabezpečujú aj vyváženie (vybalancovanie) hmotnosti vysielača. Tu prinášajú pulty obrovskú výhodu.
Svoju úlohu tu zohráva aj odraz signálu antény od zeme. Ale o tom všetkom by mala pojednávať ďalšia časť minisérie o modelárskych anténach. Tak si nechcem "vystrieľať" prach už teraz.
Ešte som nevidel modelára s anténou namierenou v inom smere ako pred seba a mierne hore, čo je podľa teórie tá vôbec najhoršia pozícia!
Mala by sa teda anténa ohnúť od vysielačky a položiť si ju trebárz na plece?
PS: Kôli zníženiu rušenia som ochotný podstúpiť čokoľvek.
Máš úplnú pravdu, pretože na vyžarovaciu charakteristiku antén mý vplyv naozaj všetko a človek (modelár) a zem sú naozaj blízko a ich vplyv je značný. "coro" vo svojom príspevku na RC-Mánii dal odkaz na také pojednanie o "kvalite" zeme z hľadiska "odrazovosti". Z toho samozrejme vyplynulo, že nie je zem ako zem a tým pádom nie je odraz ako odraz. Aj modelár môže byť "rôzny": iné je šťúply číňan a iné riadny "valihora" z vysočiny.
Správne si napísal, že: zjistit vyzarovaci charakteristiku modelarskeho vysilace by byla prace minimalne na diplom ...
Zistiť sa dá aj meraním, ale skúsiť ju určiť, vypočítať, to by bolo "maso".
Takže dík za správny postreh a odhad obtiažnosti.
Pred chvíľou pridal môj brat Miroslav na RC-Mánii diskusný príspevok, v ktorom vysvetľuje, komu bol vlastne tento článok určený a že sme nechceli príliš zachádzať do teoretizovania. Súčasne sme nechceli laikom zamotávať hlavy odrazmi a inými vecami. Chceli sme, aby to bolo v rámci možností síce pravdivé, ale nie príliš komplikované a hlavne pochopiteľné. Že sme pritom niečo "zanedbali", to nám dúfam odpustíte.
Zabýváte se vyzařovací charakteristikou antény, ale naprosto neberete v potaz polarizaci. Ta přitom ve výsledku může mít (a vesměs má) na dosah zařízení výraznější dopad, nežli pouhá vyzařovací charakteristika.
Antény v modelu jsou v drtivé většině uloženy po délce modelu, případně (u diverzitních) i napříč. Ale prakticky nikdy kolmo nahoru nebo dolů. Proto dosah s doporučovaným nastavením antény 'na čelo pilota', které dle vyzařovací charakteristiky vypadá tak hezky je ve výsledku výrazně horší nežli (též zmiňovaná) anténa nasměrovaná vodorovně do boku. Ta má sice vyzařovací lalok směrově užší, ale jednak pilot vesměs kouká na model a otáčí se s ním, jednak (s výjimkou kolmých letů nahoru a dolu, které zas tak nepřevažují
má toto uspořádání díky shodné polarizaci antén řádově lepší dosah. Navíc, vysílaný signál s horizontální polarizací se nad plochým terénem (což letiště vesměs bývá) šíří a odráží podstatně lépe, než signál s polarizací vertikální, který je naopak vhodný pro šíření v horizontálně členitějším terénu (mezi stavbami apod.) - to je dobré pro TV nebo mobilní signál, ale s modely vesměs nelétáme mezi domy za roh 
.
Suma sumárum, z hlediska kvality přenosu WiFi signálu z modelářského vysílače s typickou 1-2dB prutovou anténou dosáhnete řádově lepších výsledků, pokud ji umístíte zepředu na vysílač vodorovně namířenou do strany. Naopak, naprosto nejhorší výsledky přinášejí antény umístěné na výměnných modulech pod vysílačem, namířené dopředu. I když to fakticky stále může být plně dostačující, vzhledem k obrovské redundanci informací vzhledem k šířce pásma oproti MHz technlogiím, u modulů umístěných pod vysílač by mělo být vodorovné nasměrování antény do boku pravidlem, anžto větší část přenosu bude využívat odraz od země. Howg!
Ja osobne u svojich modelov umiestňujem antény tak, aby aj prijímačová anténa bola rovnobežná s vysielacou - Teda dávam anténu napr. kolmo k pozdĺžnej ose modelu - dá sa to, veď má len 3 cm! A vtedy mám max. efektivitu. Ak lietam FrSky, tak mám anténu tak ako píšeš - teda vodorovne - a to aj v modeli. Vyžarovacia (a aj prijímacia) charakteristika je v tvare pneumatiky kolesa na aute v smere jazdy.
by mohlo byť jednoznačné - vzájomne súhlasná poloha vysielacej a prijímacej antény. Preto mnohé vysielačky s dlhými anténami sú orientované vodorovne bez možnosti meniť sklon antény kĺbom. U 2.4GHz záleží na konštrukčnom usporiadaní, lebo tu je možnosť orientovať prijímaciu anténu pre jej rozmer ľubovoľne. Ale počkajme si na záver odborníkov...
Páni, ďakujem za Vašu prácu, bez debaty, mohli by ste viesť sériu prednášok o modelárskej problematike. A zvlášť toto je moja srdcová téma, tak to bude zase nadlho...
Na vysielaci by som si to netrufol (prisposobenie, CSV..), ale na prijimaci ..
Myslím, že jediné čo sa stane, je že sa zmení tvar vyžarovacej (v tomto prípade prijímacej) charakteristiky.
Tam, kde doteraz bolo maximum, už maximum nebude, ale vzniknú maximá dve. Jedno nad pôvodným a druhé pod pôvodným maximom.
Predstav si to tak, akoby si pôvodnú charakteristiku "opásal" po tej najväčšej (obvodovej) kružnici nejakým lankom. Ak by tá charakteristika bola nafukovacím balónom, tak utiahnutím lanka by sa obvodová kružnica zmenšila a tlak vzduchu (v balóne) by spôsobil, že by sa "vydul" v miestach po obvode nad a pod lankom.
Pridaj komentár
- Pre odoslanie správy môžete aj použiť klávesovoú skratku Alt+S. (Podporujú len niektoré prehliadače)
- HTML znaky budú prevedené na entity.
- Vyjadrujte sa tu ako doma, aby sme vedeli ako to u Vás vypadá.
- Odkazy začínajúce http:// budú automaticky prevedené na odkazy , nepoužívajte však v jednom príspevku viac ako 3 - to robia len spam roboti:-)