Antenna omnidirezionale - Omnidirectional antenna

Esempio di antenna omnidirezionale; un antenna a stilo su un walkie-talkie

Nella comunicazione radio , un'antenna omnidirezionale è una classe di antenne che irradia uguale potenza radio in tutte le direzioni perpendicolari ad un asse ( direzioni azimutali ), con potenza variabile con l'angolo all'asse ( angolo di elevazione ), declinante a zero sull'asse. Quando viene rappresentato graficamente in tre dimensioni (vedi grafico) questo diagramma di radiazione è spesso descritto come a forma di ciambella . Si noti che questa è diversa da un'antenna isotropica , che irradia uguale potenza in tutte le direzioni, con un diagramma di radiazione sferico . Le antenne omnidirezionali orientate verticalmente sono ampiamente utilizzate per le antenne non direzionali sulla superficie della Terra perché irradiano ugualmente in tutte le direzioni orizzontali, mentre la potenza irradiata diminuisce con l'angolo di elevazione, quindi poca energia radio viene diretta verso il cielo o verso la terra e sprecata . Le antenne omnidirezionali sono ampiamente utilizzate per le antenne di trasmissione radio e nei dispositivi mobili che utilizzano la radio come telefoni cellulari , radio FM , walkie-talkie , reti di computer wireless , telefoni cordless , GPS , nonché per stazioni base che comunicano con radio mobili, come agenti di polizia e taxi e comunicazioni aeree.

Il diagramma di radiazione di una semplice antenna omnidirezionale, un'antenna a dipolo a semionda verticale . In questo grafico l'antenna è al centro della "ciambella" o toro . La distanza radiale dal centro rappresenta la potenza irradiata in quella direzione. La potenza irradiata è massima in direzioni orizzontali, scendendo a zero direttamente sopra e sotto l'antenna.
Animazione di un'antenna dipolo a semionda omnidirezionale che trasmette onde radio . L'antenna al centro è costituita da due aste metalliche verticali, con una corrente alternata applicata al suo centro da un trasmettitore radio (non mostrato) . Le spire di campo elettrico (linee nere) lasciano l'antenna e si allontanano alla velocità della luce ; queste sono le onde radio. Questo diagramma mostra solo la radiazione in un unico piano attraverso l'asse, la radiazione è simmetrica rispetto all'asse verticale dell'antenna.

tipi

Schema di radiazione di un'antenna unipolare 3λ/2 . Sebbene la radiazione di un'antenna omnidirezionale sia simmetrica nelle direzioni azimutali, può variare in modo complicato con l'angolo di elevazione, avendo lobi e nulli ad angoli diversi.

I progetti di antenne omnidirezionali più comuni sono l' antenna unipolare , costituita da un conduttore ad asta verticale montato su un piano di massa conduttivo , e l' antenna a dipolo verticale , costituita da due aste verticali collineari. Il monopolo a quarto d'onda e il dipolo a semionda hanno entrambi schemi di radiazione verticali costituiti da un singolo lobo ampio con radiazione massima in direzioni orizzontali, quindi sono popolari. Il monopolo a quarto d'onda, l'antenna risonante più compatta, potrebbe essere l'antenna più utilizzata al mondo. Anche il monopolo a cinque ottave d'onda, con una lunghezza di una lunghezza d' onda, è popolare perché a quella lunghezza un monopolo irradia la massima potenza in direzioni orizzontali.

Tipi comuni di basso guadagno antenne omnidirezionali sono la frusta antenna , "Rubber Ducky" antenna , antenna piano di massa , orientata verticalmente antenna a dipolo , antenna discone , traliccio di trasmissione , orizzontale antenna a telaio (talvolta noto colloquialmente come 'circolare antenna' a causa della forma) e l' antenna dell'alone .

Possono anche essere costruite antenne omnidirezionali ad alto guadagno. "Guadagno maggiore" in questo caso significa che l'antenna irradia meno energia ad angoli di elevazione più alti e più bassi e più nelle direzioni orizzontali. Le antenne omnidirezionali ad alto guadagno sono generalmente realizzate utilizzando array di dipoli collineari . Questi sono costituiti da più dipoli a semionda montati collinearmente (in linea), alimentati in fase. L'antenna coassiale collineare (COCO) utilizza sezioni coassiali trasposte per produrre radiatori a mezza lunghezza d'onda in fase. Un Franklin Array utilizza brevi sezioni di mezza lunghezza d'onda a forma di U la cui radiazione si annulla nel campo lontano per portare ciascuna sezione di dipolo a mezza lunghezza d'onda in fase uguale. Un altro tipo è l' antenna omnidirezionale a microstrip (OMA).

Analisi

Antenna biconica VHF-UHF polarizzata verticale 170–1100 MHz con schema H-plane omnidirezionale

I modelli di radiazione omnidirezionali sono prodotti dalle antenne più semplici e pratiche, antenne unipolari e dipolo , costituite da uno o due conduttori a barra diritti su un asse comune. Il guadagno dell'antenna (G) è definito come l'efficienza dell'antenna (e) moltiplicata per la direttività dell'antenna (D) che è espressa matematicamente come: . Un'utile relazione tra la direttività del diagramma di radiazione omnidirezionale (D) in decibel e l' ampiezza del fascio di metà potenza (HPBW) basata sull'assunzione di una forma del modello è:

Guarda anche

Riferimenti