Apa itu antena 50-ohm? Bagaimana Anda membuatnya?

24

Ini adalah pertanyaan yang diakhiri dengan sengaja yang sangat terbuka. Apa artinya antena menjadi antena 50-ohm pada frekuensi tertentu? Bagaimana Anda membuat antena 50-ohm untuk katakanlah 433.92MHz? Apa saja pilihannya? Apa akibatnya berbeda dari 50-ohm?

rf antenna vicatcu
sumber

Jawaban:

8

Mencoba memikirkan apa yang digunakan 433 untuk bagian atas kepala saya :) Apakah itu pita sinyal lemah?

Bagaimanapun, sebagian besar radio 2 arah dibuat untuk mencocokkan dengan antena 50ohm dan pencocokan diserahkan kepada Anda. Anda bisa mendapatkan antena yang sudah disetel, atau Anda dapat melakukan pencocokan impedansi melalui sejumlah teknik (lihat artikel yang dirujuk di bawah).

Dengan pertandingan yang bagus, Anda mengurangi ombak yang berdiri. Gelombang berdiri menumpuk ketika radio mengirimkan sinyal yang dimodulasi dengan baik tetapi antena tidak beresonansi pada frekuensi itu dan menyebabkan gelombang berdiri, yang langsung masuk kembali ke radio dan dapat meledakkan tahap akhir.

Semakin tinggi daya output, semakin ini menjadi penting. Pada daya yang sangat rendah, katakan <1watt, hal terburuk yang harus Anda khawatirkan adalah antena tidak beresonansi dan sinyal Anda tidak ke mana-mana. Pada daya yang lebih tinggi, katakanlah 50+ watt, Anda dapat merusak pemancar Anda dalam waktu kurang dari 1 detik. Radio modern memiliki detektor SWR built-in yang akan memotong daya jika mendeteksi masalah. Itu tidak selalu dijamin untuk bekerja.

Halaman ini menjabarkan beberapa hal penting dengan sangat baik

Brad Hein
sumber
3
Kecuali jika ini adalah pita frekuensi bersama (seperti ISM), saya cukup yakin ini terletak di dalam pita Ham. Dalam hal ini Anda harus mengikuti tes untuk mengirimkan dalam band. Tes ini mencakup pertanyaan-pertanyaan ini.
Brad Hein 5-10
5
KC2QLW;) 433.92Mhz sebenarnya adalah frekuensi pusat band ISM, bukan bagian dari spektrum Ham, dan diatur oleh Bagian 18 dari aturan FCC.
vicatcu
1
Itu bagian dari alokasi pita amatir UK 70 cm. Orang-orang tidak dapat masuk ke mobil mereka setelah memarkirnya dekat dengan pemancar radio amatir 70 cm.
Leon Heller
2
@vicatcu - (Saya menghargai ini adalah utas lama, tetapi komentar Anda perlu dikomentari ...) sementara 433.92Mhz adalah frekuensi ISM, juga merupakan frekuensi amatir 70cm di seluruh dunia . Penggunaan frekuensi untuk ISM tidak menyebabkan gangguan pada ham, tetapi Anda mungkin menderita ham menggunakannya! Lihat juga komentar Leons!
Andrew
@Andrew yakin, tetapi Anda tidak perlu lisensi untuk mengirimkannya (di sebagian besar negara) adalah poin utama saya. Terima kasih atas klarifikasi.
vicatcu
15

Apa artinya antena menjadi antena 50-ohm pada frekuensi tertentu?

Ini berarti bahwa jika Anda menerapkan gelombang sinus 1 V RMS dari frekuensi tersebut di ujung antena, arus RMS 1/50 A akan mengalir di antena pada saat itu. V = IR

endolit
sumber
2
Persis. Ini dapat digeneralisasikan ke pernyataan bahwa rasio tegangan RMS terhadap arus pada titik mana pun pada antena adalah 50, dan unit, tentu saja, ohm.
Kevin Vermeer
2
Jadi, bagaimana Anda membangun satu untuk impedansi target? Apa proses desainnya?
vicatcu
2
Mungkin juga ketidaksempurnaan ikut bermain dan Anda harus "menyetel" sirkuit ke antena (sesuatu seperti itu), apakah ada pendekatan yang jelas untuk melakukan itu?
vicatcu
Amatir radio menggunakan meter VSWR untuk memeriksa dan menyetel antena.
Leon Heller
2
Jika Anda tidak menggunakan semacam tuner antena (jaringan LC, biasanya,) hampir selalu diperlukan untuk melakukan pemotongan dan coba pemangkasan. Ada segala macam persamaan aturan-jempol di luar sana, tetapi saran terbaik adalah memotong antena Anda (saya berasumsi prototipe) agak terlalu lama dan mengujinya dengan meter yang dapat mengukur maju dan mencerminkan daya. Potong, lalu uji lagi. Anda ingin memotong untuk memantulkan daya minimum, yang berarti daya Anda sedang dipancarkan bukannya dipantulkan kembali ke final amplifier dan memanaskannya.
Jesse
11

Ketika merujuk ke peralatan RF Anda harus berurusan dengan 'impedansi karakteristik', yang merupakan properti antena, saluran umpan, dan bahkan tahap output pemancar.

Yang penting adalah memastikan bahwa impedansi disesuaikan dari peralatan ke antena. Ini lebih penting untuk pemancar, karena lebih banyak daya yang terlibat, tetapi juga tidak merugikan penerima.

Satu hal yang tidak ingin Anda lakukan adalah hanya menyatukan dua item dengan impedansi berbeda. Ada RF transformer dari berbagai jenis yang dapat digunakan untuk mencocokkan bagian yang jika tidak akan cocok. Setiap perubahan impedansi yang tiba-tiba menyebabkan energi RF yang bertemu dengan ketidakcocokan sebagian mencerminkan, seperti apa yang terjadi ketika cahaya mengenai sepotong kaca. Ketika salah satu ujung sistem adalah pemancar 100W, ini dapat menghasilkan energi signifikan yang dipantulkan kembali ke tahap keluaran tranmitter. Pada dasarnya, itu hanya tidak efisien, karena energi yang dipantulkan hanya menjadi panas buangan di pemancar, dan output dari antena berkurang. Ukuran seberapa banyak refleksi yang terjadi disebut sebagai rasio gelombang berdiri, sering disingkat SWR.

Tidak semua sistem RF adalah 50 ohm. Ada beberapa jenis coax (mis. RG-59) yaitu 75 ohm, dan 300 ohm kembar yang tidak biasa.

JustJeff
sumber
4

Antena 1/4 gelombang dengan empat radial gelombang 1/4 pada 45 derajat akan memberikan sesuatu yang mendekati impedansi 50 ohm.

Leon Heller
sumber
Ini sangat berguna. Saya bukan insinyur listrik, dan karena itu saya sangat tertarik dengan heuristik seperti ini. Silakan tambahkan lebih banyak jika Anda tahu.
Dirk
3
Ini bukan heuristik, itu bisa diprediksi dari teori dasar elektromagnetik. Sesuatu yang serupa adalah impedansi dari dipol setengah gelombang yang terlipat - 300 ohm.
Leon Heller
2
Contoh lain adalah impedans 30 ohm dari gelombang vertikal 1/4 di atas bidang tanah.
Leon Heller
Garis microstrip dengan bahan FR4 PCB standar akan memiliki lebar sekitar 0,1 ".
Leon Heller
1
Sebuah dipol dengan kaki ditekuk / drop dapat dengan mudah dibuat untuk 50 ohm.
neonzeon
4

Ini juga berguna untuk memahami mengapa antena 50-ohm sangat penting.

Katakanlah Anda memiliki sumber dengan impedansi keluaran (resistansi) 50 ohm, seperti kombinasi baterai / resistor yang ideal dalam diagram berikut:

skema

Jika Anda ingin mengekstraksi daya maksimum dari sumber di atas, resistor beban yang Anda butuhkan harus 50 ohm. Coba sendiri - masukkan 40, 50, dan 60 ohm, dan hitung berapa banyak daya yang mengalir ke beban di setiap kasing.

Jadi, inilah alasan mengapa antena 50 ohm penting: Sumber yang menggerakkannya biasanya memiliki impedansi 50 ohm.

Karena itu, jika Anda ingin memberikan daya RF paling banyak dari sumber 50-ohm ke antena Anda - voila, hanya antena 50 ohm yang akan melakukannya!

neonzeon
sumber
Kembali ke dasar sudah bagus! Saya tidak pernah bisa memikirkan penjelasan yang baik ketika aplikasi tersebut adalah penerima . Apakah Anda tahu ada penjelasan yang dimulai dengan insiden gelombang pada antena, dan masih berfungsi? Aku belum pernah melihatnya selesai.
uhoh
1
Satu spekulasi yang masuk akal adalah bahwa impedansi 50 Ohm adalah kompromi yang baik antara penanganan daya dan kehilangan yang rendah untuk saluran umpan coaxial dielektrik udara .
neonzeon
Oh! gelombang mikro101! Saya sedang mencari situs ini beberapa waktu lalu, dan tidak dapat mengingat apa namanya. Saya pernah membaca beberapa hal menarik tentang kedalaman kulit pada 60Hz beberapa waktu lalu saat naik bus, dan kemudian tidak bisa mengingat apa atau di mana. Luar biasa terima kasih!
uhoh