Антенны и наземные самолеты

Я смотрю на эту таблицу данных для антенны ANT-433-HETH . В поле с надписью «Предлагаемое расположение платы» я вижу размер с надписью «Минимальное расстояние до плоскости земли» в 0,5 дюйма.

Я всегда думал, что вам нужно, чтобы точка подачи антенны была непосредственно над (или встроена в сквозное отверстие) заземляющей плоскостью ... я сильно ошибаюсь?

Является ли обычной практикой разделять точку подачи антенны от земной плоскости (по крайней мере) на некоторое количество?

Идея минимального расстояния до плоскости земли также порождает вопрос о том, что такое «подходящее» расстояние, потому что, если плоскость земли достаточно далеко, то в чем смысл?

Существует много разных конструкций антенн, и некоторые конструкции довольно необычны. Антенны обычно используют заземление, но это не является строгим требованием. Рамочная антенна и диполь - два примера, которые не требуют заземления.

Основные требования к антенне:

1. хорошее согласование со схемой, управляющей им (и почти всегда резонансной на рабочей частоте), так что максимально возможная мощность может быть подана в антенну, и

2. ток течет по его длине, так что результирующие поля излучают эту энергию в пространство. (Приемные антенны только этот процесс в обратном порядке).

Пункт (2) объясняет, почему вы не можете просто наклеить на плату небольшой контур резервуара и ожидать, что он будет излучать эффективно.

Пункт (1), как правило, относится к теме «настройки», где вы вводите антенну в резонанс или где она была предназначена для настройки. Дипольная антенна фактически представляет собой резонансную длину провода, разорванного в середине, чтобы можно было вставить точку подачи. Антенна "земляной плоскости" удаляет половину диполя и заменяет для нее плоскость земли. Индуктивность излучающего элемента работает с емкостью между ним и земной плоскостью, образуя резонансный контур, который обеспечивает правильную настройку антенны. При таком способе заземление можно назвать «противовесом».

Спиральная антенна несколько наматывает излучатель, чтобы увеличить индуктивность и сократить длину. Укорочение антенны влияет на ее производительность, как уже упоминалось ранее.

Пока что у нас есть спиральный радиатор, торчащий над поверхностью земли. Но у них есть версия для поверхностного монтажа, которая лежит параллельно плате. Я не могу сказать из таблицы данных, соединены ли оба конца, но я должен предположить, что один конец все еще открыт ... он просто припаян для удержания его на месте. Если вы расположите это устройство слишком близко к плоскости заземления, это добавит емкость к цепи и отрегулирует ее более низкую частоту. Часть энергии также будет связана с землей и будет потеряна или, по крайней мере, нарушит предполагаемую диаграмму направленности.

«Я всегда думал, что вам нужно, чтобы точка подачи антенны была непосредственно над (или встроена в сквозное отверстие) заземляющей плоскостью»

Это верно только для некоторых антенн.

В целом : старайтесь держать антенну как можно дальше от любых электропроводящих материалов, особенно от металлических поверхностей.

Исключение: с каждой антенной поставляется определенная конфигурация поля (E-field & H-field). Металлические поверхности хороши, если они строго перпендикулярны E-полю. Проблема с проводящими поверхностями заключается в том, что они закорачивают электрическое поле (принудительно увеличивайте его до 0). Пока E-поле попадает на поверхность строго перпендикулярно, поверхность эквипотенциальна относительно E-поля, и конфигурация поля остается неизменной.

Исключение чаще всего встречается при наличии симметричного свойства вашей антенны. Например, у полного диполя есть две оси, точка подачи посередине. В плоскости, перпендикулярной диполю, прямо в точке подачи, E-поле оказывается перпендикулярным плоскости. Таким образом, вы можете заменить одну ось двухполюсника на «плоскость заземления», точку подачи именно там, где теперь монополь попадает в плоскость заземления. Это также справедливо для некоторых других часто используемых антенн.

С другой стороны, вы можете использовать эффект как часть конструкции антенны, чтобы заставить E-поле принять некоторую конфигурацию. Это делается, например, в некоторых направленных антеннах.

Поле ближнего и дальнего поля : поле антенны можно разделить на ближнее и дальнее. Полевые помехи в ближнем поле обычно являются катастрофическими с точки зрения предполагаемых характеристик антенны, полевые помехи в дальнем поле влияют только на характеристики в направлении помехи. Относительно того, где заканчивается ближнее поле и начинается дальнее, неочевидно: некоторые антенны более чувствительны, чем другие. Практическое правило: все 3-5 лямбд вдали - это определенно дальнее поле. Все, что ближе, может или не может мешать характеристикам антенны, изменяя ее центральную частоту, направленность, согласование, ...

Бетонная антенна, на которую вы ссылаетесь, имеет спиральную форму. Этот тезис о спиральных антеннах приближается к спиральным антеннам, используя две модели:

1. сложенный ди-полюс (окружность << длина волны): ведет себя примерно как ди-полюс
2. осевая излучающая спиральная антенна (окружность ≈ длина волны)

Судя по диаграмме излучения, рассматриваемая антенна находится где-то между этими двумя крайностями, по крайней мере, когда она установлена ​​перпендикулярно плоскости земли. В этом случае E-поле строго перпендикулярно плоскости земли. Точка подачи должна быть прямо на плоскости земли, а плоскость заземления должна оптимально расширяться на несколько сантиметров во всех направлениях вокруг точки подачи.

Если антенна установлена ​​параллельно плоскости заземления, это приведет к короткому замыканию электронного поля. Заземленная плоскость сильно изменит конфигурацию ближнего поля, и поэтому вам необходимо рассматривать ее как часть конфигурации антенны. По сути, вы сейчас смотрите на совершенно другую антенну, поэтому теория в связанном тезисе больше не применяется. Бьюсь об заклад, антенна также будет вызывать достаточный уровень ВЧ в плоскости земли (обычно считается проблематичным). Как вы можете видеть из диаграммы излучения, новая антенна также довольно направленная с практически нулевым излучением в направлении плоскости земли.

Я понятия не имею, почему выгодно сохранять минимальное расстояние между антенной и земной плоскостью. Может быть, для сдерживания потерь в наземной плоскости, но также может быть связано с согласованием или настройкой или направленностью, или все вместе.

Цитата на стр. 10 статьи «Улучшение характеристик метки радиочастотной идентификационной антенны на металлической заземленной плоскости» :

Когда расстояние между металлической антенной намного меньше четверти длины волны, свойства антенны начинают ухудшаться, потому что отраженная волна имеет фазовый сдвиг, приближающийся к 180 градусам, а фазовый сдвиг 180 градусов вызывает полную деструктивную интерференцию с приходящим сигналом прямо с антенны.

Не такая же форма антенны (верно?), Но, надеюсь, все еще полезная информация.

Также потенциально полезно: «Влияние металлического заземления на метки антенны RFID» .

Я не эксперт по РФ, но хотел бы опубликовать свой опыт в качестве ответа, потому что поле для комментариев кажется слишком забитым.

И да, это действительно странно! Со всеми антеннами, с которыми я работал, точка подачи антенны всегда была над земной плоскостью, РЧ-трасса до антенны соответствует определенному максимальному расстоянию и толщине ... где она подключается (в моем случае) к печатным / развернутым антеннам с печатной платой, где антенна у края без заземления.

Множество документов предлагают, как настроить импеданс для соответствия частоте, но из моего опыта, держащего РЧ вблизи печатной платы, я могу использовать балун без дополнительных настраивающих компонентов, и все работает хорошо.

Я заметил, что вы говорите о 433 МГц. Большая часть моего опыта в 2,4 ГГц.

Вполне возможно, что на субгигагистральных частотах ваша точка питания вообще не должна находиться над земной плоскостью, пока ваша катушка компенсирует частоту ... что не совсем точно на этих частотах.

Этот документ от TI , этот тоже, а также этот может помочь вам лучше понять, как работать с вашим инженерным обеспечением. Это относится к общим используемым частотам и способам устранения проблем с РЧ.

Я не могу дать однозначного ответа - мир РФ очень сложный и чувствительный. Я надеюсь, что это может помочь вам найти свой ответ, хотя.

Глядя на диаграмму, они показывают вам схему поверхностного монтажа - площадки находятся на том же расстоянии друг от друга, что и длина катушки, - и я думаю, что 0,5-дюймового «расстояния от плоскости земли» достаточно для размещения 35-дюймового диаметр катушки - я думаю, что идея состоит в том, чтобы избежать того, чтобы вся антенна лежала ровно на медном слое земли на расстоянии доли мм - они пытаются избежать паразитных емкостных эффектов, которые могут вызвать