433MHz antena seperempat gelombang: lebih lama lebih baik?

Saya mencoba melakukan proyek RF menggunakan modul XY-MK-5V / XY-FS:

tautan di sini

Masalah saya adalah bahwa meskipun kebanyakan blog dan Google mencari modul-modul ini menggunakan antena panjang seperempat gelombang (sekitar 17,2 cm), transmisi saya lebih buruk daripada ketika saya menggunakan antena yang lebih panjang. Ketika antena lebih panjang dari 30 cm (mendekati 1/2 panjang gelombang) saya benar-benar mendapatkan penerimaan yang lebih baik pada rentang yang lebih panjang. (7 meter vs 14 meter)

Jadi pertanyaan saya adalah, seberapa buruk menggunakan antena yang lebih panjang? Apakah ada alasan mengapa antena dengan panjang gelombang 1/4 direkomendasikan?

Sebenarnya, itu tidak aneh. Sebuah monopole seperempat gelombang antena ( l = λ / 4) bergantung pada pesawat reflektif normal antena untuk bertindak sebagai dipol. (Seperti antena VHF pada mobil.) Tanpa pesawat ini, antena gelombang seperempat tidak akan berfungsi dengan baik.

Solusinya, seperti yang Anda temukan, adalah menggunakan sejenis antena dipol setengah gelombang dengan panjang yang sama dengan setengah panjang gelombang sinyal ( l = λ / 2).

Tidak ada salahnya menggunakan antena yang lebih panjang. Alasan untuk merekomendasikan antena gelombang seperempat mungkin karena antena memiliki gain antena yang lebih tinggi daripada dipol, serta fakta bahwa antena hanya membutuhkan ruang lebih sedikit ... Ini juga lebih sederhana daripada dipol "nyata".

Artikel wikipedia tentang dipol dan monopole cukup informatif.

Sebenarnya, banyak papan sirkuit 433MHz memiliki koil dengan beberapa belitan antara sirkuit dan pad solder bertanda ANT. XD-RF-5V yang saya gunakan memiliki kumparan berliku tiga dengan diameter 5mm. 5mm x 3 x PI menyumbang hampir 5cm, sehingga bagian luar antena harus sekitar 12cm untuk panjang total total seperempat lambda.

Saya selalu menemukan antena menjadi ilmu hitam, tetapi bagi saya 12cm sepertinya berhasil!

Saat menghitung panjang elemen antena, ingatlah untuk menggunakan kecepatan rambat yang kurang dari "c," kecepatan radiasi EM di ruang bebas. Untuk faktor kecepatan, 95% adalah tebakan yang adil ... jumlah tepat dari kawat sederhana lolos dari saya saat ini. Selain itu, kecepatan radiasi EM dalam kabel koaksial jauh lebih lambat, dan terdaftar untuk setiap jenis kabel koaksial. 66% adalah tebakan yang adil. Ini memiliki kepentingan yang dramatis jika seseorang mencoba untuk menyetel panjang kabel pengumpan ... tidak relevan di sini, tetapi layak untuk disadari, sama saja.

OP bertanya tentang menggunakan "kawat yang lebih panjang" dan saya ingin memperkenalkan kehati-hatian ke titik itu. Johannes menambahkan, dengan keunggulan, bahwa OP benar-benar dimulai dengan dipol gelombang seperempat yang menggunakan hantu paruh kedua (bumi, sebagai cermin) untuk membuat antena yang lebih tepat ... dipol setengah gelombang. Orientasi yang tepat dari elemen gelombang seperempat ... kawat asli ... adalah NORMAL dan LURUS ... yaitu, sehingga dapat menemukan cermin (bumi) yang tergantung padanya. Saya tidak tahu seberapa tinggi konfigurasi di atas bumi ini; mungkin Yohanes bisa menjawabnya.

Lebih penting lagi, dipol setengah-gelombang DIMAKSUDKAN kepada orang-orang baru karena pola radiasi "donat" (omnidirectional) yang sederhana, pada sudut kanan dan sekeliling, ke kawat. Dengan kata lain, itu berkomunikasi dengan antena lain yang berbagi hubungan horizontal yang saling menguntungkan. Tidak ada penguatan pada arah kawat itu sendiri ... (secara vertikal).

Seorang kepala "timbal balik" mengatakan bahwa antena pengirim dan penerima memiliki buku aturan yang sama! Nah, itu mudah diambil, dalam situasi berdaya rendah seperti ini.

Jika Anda mulai menggunakan antena dipol yang lebih panjang, Anda secara naluriah mencari "perolehan" yang lebih tinggi. Itu bukan hal yang sederhana! Anda HARUS mematuhi aturan menggunakan panjang keseluruhan yang merupakan kelipatan ganjil dari setengah panjang gelombang (dikurangi dengan faktor kecepatan). Jika dipol Anda simetris, itu bagus untuk pemula. Inilah intinya: Antena yang lebih panjang memiliki gain yang lebih tinggi ... tetapi juga memiliki pola dispersi / penerimaan yang semakin kompleks; iow "lobus." (1 untuk dipol panjang gelombang 1/2 sederhana, 3 untuk dipoole gelombang 3/2 ... termasuk kedua elemen dari dipol dalam deskripsi panjang ini), dll. Anda harus grok lobus ini atau Anda akan melakukan beberapa goresan serius di belakang Anda, bertanya-tanya apa yang sedang terjadi. Sekali lagi, apa yang baik untuk pemancar juga baik untuk antena penerima.

Lalu ada refleksi dan layar. Jauhkan dari benda logam. Lihat ke atas (orang-orang tidak pernah melihat ke atas, ha ha) di antena televisi umum apa pun di atap dan Anda akan melihat satu dipol aktif (biasanya terpolarisasi) dan banyak elemen reflektif yang terpolarisasi horizontal ... Antena VHF memiliki reflektor DIPOLE dalam panjang yang BERBEDA. Ketika seekor merpati duduk di SATU PANJANG dan merusaknya, Anda mungkin ingat hilangnya "Saluran 2" ... jika Anda cukup tua untuk mengingat bahwa orang-orang dulu bergantung pada gelombang udara, bukan kabel, untuk televisi mereka melihat.

Ilmu di balik radiasi antena adalah ini: Sinyal yang ditransmisikan adalah arus bolak-balik, gelombang sinus. Pada 0, 1/2 atau 180 derajat, dan kembali ke 0 derajat gelombang, arusnya pada 0 atau minimum. Pada panjang gelombang 4/4 (90 derajat) dan 3/4 (270 derajat) arus adalah yang tertinggi dan radiasi terbesar. Panjang gelombang seperempat adalah panjang antena terpendek yang akan memancarkan sinyal. 3/4 dan 1 1/4 dan 1 3/4 dan seterusnya juga merupakan titik radiasi. Terutama pada menerima semakin panjang semakin baik. Penyetelan antena adalah hasil dari mencoba untuk mendapatkan yang terbaru dari pemancar saat transmisi. Radiasi paling mutakhir dan jarak sinyal akan semakin jauh. Pada penyetelan terbaik, penerimaan juga akan bekerja dengan baik. Ketika tuning mati beberapa sinyal output dipantulkan kembali menyebabkan resistensi dan lebih sedikit radiasi yang menyebabkan hilangnya jarak. Pencocokan ini disebut swr antena dan diwakili oleh rasio. Semakin rendah rasionya semakin baik. Sirkuit tuning dapat digunakan untuk menyeimbangkan swr dari sebagian besar panjang kawat.

Sudah ada beberapa jawaban yang berkaitan dengan perbedaan di antara keduanya $\frac{\lambda}{4}$ monopole dan $\frac{\lambda}{2}$ dipol dan pola gain terkait, jadi saya akan menambah jawaban dengan sesuatu tentang pencocokan impedansi dan impedansi karakteristik.

Adalah mungkin untuk menunjukkan bahwa transfer daya maksimum terjadi dalam sirkuit DC dengan menganalisis rangkaian ekivalen sederhana dan mengatur turunannya, $\frac{dP}{dR} = 0$ Hal yang sama berlaku untuk reaktansi pasangan konjugasi kompleks (sirkuit AC dengan induktor dan kapasitor). Pemancar Anda memiliki impedansi keluaran yang efektif dan berdasarkan geometri antena, lokasi relatif terhadap struktur lain dan bahan yang terlibat, juga memiliki impedansi kompleks yang terkait. Agar transfer daya maksimum terjadi, impedansi harus cocok konjugasi yang kompleks.

Koil di papan mungkin merupakan bagian dari jaringan yang cocok ini. Refleksi co-efisien memberi tahu Anda berapa banyak daya yang dipantulkan kembali ke pemancar Anda dan mungkin hilang. Bergantung pada seberapa salah pencocokan Anda, Anda mungkin mengerdilkan properti penguatan antena.

Untuk menjawab pertanyaan Anda, mengubah panjang antena cenderung menyebabkan ketidakcocokan dan kehilangan daya. Nilai panjang aktual mungkin dipengaruhi oleh jaringan yang sudah ada di papan tulis.