Comment fonctionnent réellement les antennes ?

2021-9-16 www.whwireless.com

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Antennes sont largement utilisés dans les télécommunications, par exemple dans les communications radio, la radio et la télévision.

Les antennes captent les ondes électromagnétiques et les convertissent en signaux électriques, ou captent les signaux électriques et les émettent sous forme d'ondes électromagnétiques.

Dans cet article, jetons un coup d'œil à la science derrière antennes.

Si nous avons un signal électrique, comment le convertissons-nous en une onde électromagnétique ?

Vous avez probablement une réponse simple en tête : c'est d'utiliser un fil fermé qui, à l'aide du principe de l'induction électromagnétique, sera capable de générer un champ magnétique fluctuant et un champ électrique autour de lui.

Cependant, ce champ fluctuant autour de la source n'est d'aucune utilité pour la transmission du signal.

Ici, le champ électromagnétique ne se propage pas, il fluctue simplement.

Dans une antenne, les ondes électromagnétiques autour de la source doivent être séparées de la source et elles doivent se propager.

Avant de voir comment fabriquer une antenne, comprenons la physique d'une antenne.

La séparation des ondes considère le placement d'une charge positive et d'une charge négative. Cette paire de charges disposées très près l'une de l'autre s'appelle un dipôle, et elles produisent évidemment un champ électrique comme le montre le schéma.

En supposant que ces charges soient comme indiqué, oscillant au milieu de leur trajet, la vitesse atteindra un maximum et à la fin de leur trajet, la vitesse sera nulle, et en raison du changement de vitesse, les particules chargées subiront successivement accélérations et décélérations.

Le défi est maintenant de savoir comment faire varier le champ électromagnétique en raison de ce mouvement.

Concentrons-nous sur une seule ligne de champ électrique qui se dilate et se déforme devant l'onde qui se forme au temps zéro, après une période de temps d'un huitième.

Comme indiqué sur le schéma.

Vous serez peut-être surpris de vous attendre à ce qu'un simple champ électrique s'affiche à cet endroit, comme illustré ci-dessous.

Pourquoi le champ électrique se dilate-t-il pour former un champ électrique comme celui-ci ?

C'est parce que l'accélération ou la décélération des charges produisent un effet mémoire de champ électrique et que l'ancien champ électrique ne s'adapte pas facilement au nouveau champ électrique. Il nous faudra un certain temps pour comprendre ce champ électrique à effet mémoire ou les charges accélératrices ou décélérantes produites par le pli.

Nous aborderons ce sujet intéressant plus en détail dans un autre article.

Si nous continuons l'analyse de la même manière, nous pouvons voir qu'en un quart de temps le front d'onde se rencontre à un point où.

Après cela, les fronts d'onde se séparent et se propagent.

Notez que ce champ électrique changeant génère automatiquement un champ magnétique perpendiculaire à son changement.

Si vous tracez la variation de l'intensité du champ électrique avec la distance, vous pouvez voir que la propagation des ondes est intrinsèquement sinusoïdale.

Il est intéressant de noter que la longueur d'onde de propagation résultante est exactement le double de la longueur du dipôle.

C'est exactement ce dont nous avons besoin dans une antenne ; bref, si on peut disposer des charges oscillantes positives et négatives, on peut faire une antenne.

En pratique, cette charge oscillante est facilement produite en prenant une tige conductrice pliée au centre et en appliquant un signal de tension au centre, en supposant qu'il s'agit d'un signal variant dans le temps, considérons une situation où au moment 0 en raison de la tension l'électron sortira du côté droit du dipôle et seront accumulés sur le côté gauche.

Cela signifie que l'autre extrémité de l'électron perdant sera automatiquement chargée positivement.

Cet arrangement produit le même effet que le cas de charge dipolaire précédent, c'est-à-dire qu'il y a une charge positive et négative à l'extrémité du fil, et comme la tension change avec le temps, les charges positives et négatives se déplacent d'avant en arrière, produisant ainsi une propagation des ondes.

Nous avons maintenant vu comment le antenne fonctionne comme un émetteur, la fréquence du signal transmis sera la même que la fréquence du signal de tension appliqué : le

Étant donné que la propagation se déplace à la vitesse de la lumière, nous pouvons facilement calculer la longueur d'onde de propagation à.

Pour parfait transmission , la longueur de l'antenne doit être la moitié de la longueur d'onde. Le fonctionnement de l'antenne est réversible et elle peut fonctionner comme un récepteur.

Si le champ électromagnétique qui se propage le frappe, nous utiliserons à nouveau la même antenne et appliquerons un champ électrique à ce point, les électrons s'accumuleront à une extrémité de la tige, c'est la même chose qu'un dipôle électrique, lorsque le champ électrique appliqué change le charges positives et négatives s'accumulant à l'autre extrémité, l'accumulation de charge changeante signifie qu'un signal de tension changeant est généré au centre de l'antenne.

Ce signal de tension est la sortie du antenne lorsqu'il fonctionne comme un récepteur, et que la fréquence du signal de tension de sortie est la même que la fréquence de l'onde du matin reçue.

Il ressort clairement de la structure du champ électrique que l'antenne doit avoir la moitié de la longueur d'onde afin d'obtenir la réception souhaitée.

Dans toute cette discussion, nous avons vu que l'antenne est un circuit ouvert, regardons maintenant quelques antennes réelles et comment elles fonctionnent.

Dans le passé, la réception TV utilisait une antenne de réception dipôle avec une bande colorée comme antenne de réception dipôle antenne , cette antenne avait également besoin d'un réflecteur et d'un guide pour recueillir le signal sur le dipôle, cette structure complète était connue sous le nom d'antenne Yagi-Uda.

Les antenne dipôle convertit le signal reçu en un signal électrique et ces signaux électriques sont transmis au téléviseur via un câble coaxial.

Aujourd'hui, nous sommes passés à l'antenne Dish TV, qui se compose de deux composants principaux, un réflecteur parabolique et un down-converter en bloc à faible bruit.

Le paraboloïde reçoit les signaux électromagnétiques du satellite et les focalise sur l'lnbf, qui a une forme spéciale et a été spécialement et précisément conçu.

Le lnbf se compose d'un cornet d'alimentation, d'un guide d'ondes, d'un PCB et d'une sonde.

Dans le diagramme ci-dessous, vous pouvez voir comment le signal entrant est focalisé sur la sonde à travers le cornet d'alimentation et le guide d'ondes

Comme nous l'avons vu dans le cas du dipôle simple, une tension est induite et le signal de tension ainsi généré est transmis au PCB pour le traitement du signal.

Par exemple, le signal est filtré des hautes aux basses fréquences et amplifié après traitement, et ce signal électrique est transmis au téléviseur via un câble coaxial.

Si vous allumez un Lnb vous risquez de trouver deux sondes au lieu d'une, la seconde sonde est perpendiculaire à la première, ce qui signifie que le spectre disponible peut être utilisé deux fois en envoyant une polarisation horizontale ou verticale.

Une sonde détecte le signal polarisé horizontalement et l'autre détecte le signal polarisé verticalement.

Le combiné que vous tenez utilise un type d'antenne complètement différent appelé antenne patch. Une antenne patch se compose d'un patch ou d'une bande métallique placé sur un plan de masse avec un morceau de matériau diélectrique au milieu, ici le patch métallique est utilisé comme élément rayonnant et la longueur du patch métallique doit être la moitié de la longueur d'onde de l'approprié transmettre et recevoir.

Veuillez noter que la description des antennes patch que nous illustrons ici est très basique.

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