Antena dan Pesawat Ground

Saya melihat lembar data ini untuk antena ANT-433-HETH . Dalam kotak berlabel "Layout Board yang Disarankan", saya melihat dimensi berlabel "Jarak Minimum ke Ground Plane" sebesar 0,5 inci.

Saya selalu berpikir Anda pada dasarnya harus memiliki titik umpan antena Anda secara langsung di atas (atau tertanam melalui lubang) pesawat tanah ... apakah saya sangat keliru?

Apakah ini merupakan praktik umum untuk memisahkan titik umpan antena dari pesawat ground Anda dengan (setidaknya) sejumlah uang?

Gagasan tentang jarak minimum ke bidang tanah juga menimbulkan pertanyaan tentang apa jarak "tepat", karena jika bidang tanah cukup jauh maka apa gunanya?

Ada banyak, banyak desain berbeda untuk antena, dan beberapa desain sangat tidak biasa. Antena biasanya menggunakan bidang tanah, tetapi ini bukan persyaratan yang ketat. Antena loop dan dipol adalah dua contoh yang tidak memerlukan ground plane.

Persyaratan dasar untuk antena adalah:

1. pasangan yang cocok dengan sirkuit yang mengendarainya (dan hampir selalu beresonansi pada frekuensi operasi), sehingga daya sebesar mungkin dapat dimasukkan ke dalam antena, dan

2. memiliki arus yang mengalir sepanjang panjangnya, sehingga medan yang dihasilkan memancarkan energi itu ke ruang angkasa. (Menerima antena hanyalah proses ini secara terbalik).

Butir (2) menjelaskan mengapa Anda tidak bisa hanya menempel sirkuit tangki kecil di papan dan berharap itu memancarkan secara efisien.

Item (1) umumnya datang di bawah topik "tuning", di mana Anda membawa antena ke resonansi atau di mana pun itu dirancang untuk disetel. Antena dipol secara efektif memiliki panjang resonansi kabel yang terputus di tengah untuk memungkinkan feedpoint dimasukkan. Antena "ground plane" menghilangkan setengah dipol dan menggantikan ground plane untuk itu. Induktansi elemen pemancar bekerja dengan kapasitansi di antara itu dan bidang tanah untuk membentuk sirkuit resonansi yang memberikan antena penyetelan yang tepat. Ketika digunakan dengan cara ini, bidang tanah dapat disebut "tandingan".

Antena heliks melingkari radiator, untuk meningkatkan induktansi dan mempersingkat panjangnya. Memendekkan antena memengaruhi kinerjanya, seperti yang disebutkan sebelumnya.

Sejauh ini, kita punya radiator melingkar yang mencuat di atas bidang tanah. Tapi mereka punya versi permukaan-mount yang sejajar dengan papan tulis. Saya tidak tahu dari lembar data apakah kedua ujungnya terhubung, tetapi saya harus menebak bahwa salah satu ujungnya masih terbuka ... itu hanya disolder untuk menahannya di tempat. Jika Anda membawa pengaturan ini terlalu dekat dengan bidang tanah, itu akan menambah kapasitansi ke sirkuit dan mengurangi frekuensi yang lebih rendah. Sebagian energi juga akan digabungkan ke tanah dan hilang, atau setidaknya merusak pola radiasi yang dimaksud.

"Saya selalu berpikir Anda pada dasarnya harus memiliki titik umpan antena Anda secara langsung di atas (atau tertanam melalui lubang) pesawat tanah"

Ini hanya berlaku untuk beberapa antena.

Paling umum : Cobalah untuk menjaga antena sejauh mungkin dari bahan yang menghantarkan listrik, terutama dari permukaan logam.

Pengecualian: Dengan setiap antena datang konfigurasi bidang tertentu (bidang-E & bidang-H). Permukaan logam baik-baik saja selama mereka benar-benar tegak lurus terhadap bidang-E. Masalah dengan permukaan konduktif adalah bahwa mereka melakukan hubungan arus pendek medan-E (memaksa ke 0). Selama bidang-E menyentuh permukaan secara tegak lurus, permukaan itu ekuipotensial terhadap bidang-E, dan konfigurasi bidang tetap tidak terganggu.

Pengecualian ini paling sering bertemu setiap kali ada properti simetris untuk antena Anda. Misalnya sebuah di-pole lengkap memiliki dua sumbu, feed-point di tengah. Pada bidang yang tegak lurus terhadap kutub, tepat pada titik umpan, bidang-E terjadi tegak lurus terhadap bidang tersebut. Dengan demikian Anda dapat mengganti satu sumbu di-kutub dengan "bidang tanah", titik umpan tepat di mana kutub mono sekarang menyentuh bidang tanah. Ini juga berlaku untuk beberapa antena yang biasa digunakan.

Di sisi lain, Anda dapat menggunakan efek sebagai bagian dari desain antena untuk memaksa bidang-E ke dalam beberapa konfigurasi. Ini dilakukan misalnya dalam beberapa antena directional.

Near-field vs. Far-field : Bidang antena dapat dikategorikan ke dalam medan dekat dan medan jauh. Gangguan medan di medan dekat umumnya bersifat katastropik berkenaan dengan kinerja antena yang dimaksud, gangguan medan di medan jauh hanya memengaruhi kinerja ke arah gangguan. Mengenai di mana medan dekat berakhir dan medan jauh dimulai tidak jelas: Beberapa antena lebih sensitif daripada yang lain. Sebagai aturan praktis: Semuanya 3-5 lambdas jauh jelas jauh. Apa pun yang lebih dekat mungkin atau tidak dapat mengganggu karakteristik antena, memodifikasi frekuensi pusatnya, directivity, matching, ...

Antena beton Anda maksud memiliki bentuk heliks. Tesis ini tentang antena heliks mengaitkan antena heliks menggunakan dua model:

1. dilipat di-pole (keliling << panjang gelombang): berperilaku kira-kira seperti di-kutub
2. antena heliks memancarkan aksial (lingkar ≈ panjang gelombang)

Dilihat dari diagram radiasi, antena yang dipertimbangkan berada di antara dua ekstrem tersebut, setidaknya ketika dipasang tegak lurus dengan bidang tanah. Dalam hal ini bidang-E sangat tegak lurus terhadap bidang-tanah. Titik umpan harus tepat di bidang tanah dan bidang tanah harus secara optimal memanjang beberapa sentimeter ke semua arah di sekitar titik umpan.

Jika antena dipasang sejajar dengan bidang tanah, itu akan menyebabkan hubungan pendek E-diajukan. Pesawat ground akan mengubah konfigurasi medan dekat secara mendalam dan karena itu Anda perlu mempertimbangkannya sebagai bagian dari konfigurasi antena. Akibatnya, Anda sekarang melihat antena yang sama sekali berbeda, itulah sebabnya teori dalam tesis tertaut tidak berlaku lagi. Saya yakin antena juga akan menyebabkan tingkat HF ​​yang adil ke dalam bidang tanah (biasanya dianggap bermasalah). Seperti yang mungkin Anda lihat dari diagram radiasi, antena baru ini juga cukup terarah dengan praktis nol radiasi ke arah bidang tanah.

Saya tidak tahu mengapa menguntungkan untuk menjaga jarak minimal antara antena dan bidang tanah. Mungkin mengandung kerugian di tanah-pesawat, tetapi bisa juga karena pencocokan atau penyetelan atau directivity atau semua digabungkan.

Mengutip dari halaman 10 dari makalah "Peningkatan Kinerja Antena Tag Frekuensi Identifikasi Radio pada Pesawat Ground Metal" :

Ketika jarak pemisahan antena-logam jauh lebih kecil dari seperempat panjang gelombang, sifat antena mulai berkurang karena gelombang pantulan memiliki pergeseran fasa mendekati 180 derajat, dan pergeseran fasa 180 derajat menyebabkan gangguan total terhadap gangguan dengan datangnya sinyal. langsung dari antena.

Bukan bentuk antena yang sama (kan?) Tapi semoga info tetap bermanfaat.

Juga berpotensi berguna: "Pengaruh Pesawat Tanah Logam pada Antena Tag RFID" .

Saya juga bukan ahli RF tetapi ingin memposting pengalaman saya sebagai jawaban karena kotak komentar tampaknya terlalu penuh.

Dan ya, itu benar-benar aneh! Dengan semua antena saya bekerja dengan titik umpan antena selalu di atas bidang tanah, jejak RF ke antena memenuhi jarak dan ketebalan maks tertentu .. di mana ia terhubung ke (dalam kasus saya) PCB dicetak antena dilipat / dibuka, di mana antena anak saya tepi tanpa bidang tanah.

Banyak dokumen menyarankan cara menyetel impedansi agar sesuai dengan frekuensi tetapi dari pengalaman saya menjaga RF menutup PCB yang dicetak saya dapat menggunakan balun tanpa komponen tuning tambahan dan semuanya bekerja dengan baik.

Saya memang memperhatikan bahwa Anda berbicara tentang 433 MHz. Sebagian besar pengalaman saya adalah dalam 2,4 GHz.

Ada kemungkinan bahwa dalam frekuensi sub giga titik umpan Anda tidak perlu berada di atas bidang yang sama sekali selama koil Anda mengkompensasi frekuensi .. yang tidak persis sama dengan frekuensi ini.

Dokumen ini dari TI , yang ini juga dan yang ini mungkin membantu Anda lebih memahami bagaimana menangani teknik Anda. Ini merujuk pada frekuensi umum yang digunakan dan bagaimana memecahkan masalah jika.

Saya tidak dapat menawarkan jawaban yang pasti - karena dunia RF sangat rumit dan sensitif. Saya harap ini dapat membantu Anda menemukan jawaban Anda.

Melihat diagram mereka menunjukkan tata letak permukaan mount - bantalan adalah jarak yang sama terpisah dengan panjang kumparan - dan saya pikir bahwa .5 inci "jarak dari bidang tanah" adalah ruang yang cukup untuk menampung 0,35 inci diameter kumparan - Saya pikir idenya adalah untuk menghindari seluruh antena terbentang rata terhadap lapisan tanah tembaga sepersekian mm jauhnya - mereka mencoba untuk menghindari efek kapasitif parasit yang mungkin menyebabkan