چرا طراحی هواپیمای زمین آنتن CB بر راندمان انتقال سیگنال تأثیر می گذارد؟

در ارتباطات رادیویی گروه Citizens (CB) ، طراحی هواپیمای زمین آنتن اغلب به عنوان یکی از عوامل اصلی مؤثر بر کارآیی انتقال سیگنال در نظر گرفته می شود. این که آیا این یک آنتن نصب شده با وسیله نقلیه است یا یک ایستگاه پایه ثابت ، تعامل بین هواپیمای زمین و آنتن مستقیماً جهت تابش ، تطبیق امپدانس و از دست دادن انرژی را تعیین می کند. درک اصول الکترومغناطیسی در پشت آن نه تنها می تواند کیفیت ارتباطات را بهینه کند ، بلکه از تنگناهای عملکرد ناشی از خطاهای طراحی نیز جلوگیری می کند.
نقش اساسی صفحه زمین: تئوری تصویر و حلقه فعلی
طبق نظریه آنتن ، هواپیمای زمینی "آینه مجازی" را در زیر آنتن مونوپل عمودی (مانند آنتن CB با طول موج مشترک) از طریق اصل تصویر تشکیل می دهد و ساختار آنتن نامتقارن را معادل آنتن قطبی متقارن ساخت. این هم ارزی طول الکتریکی مؤثر آنتن را گسترش می دهد و به طور قابل توجهی بر مقاومت در برابر تابش آن تأثیر می گذارد. به عنوان مثال ، یک هواپیمای زمینی رسانا ایده آل می تواند مقاومت تابش یک آنتن طول موج را از حدود 36Ω به 50Ω افزایش دهد ، در نتیجه تطبیق امپدانس با کابل کواکسیال و کاهش بازتاب انرژی ناشی از نسبت موج ایستاده (VSWR).
با این حال ، اگر هواپیمای زمین به اندازه کافی رسانا نباشد یا منطقه خیلی کوچک باشد ، اثر آینه تضعیف می شود. آزمایشات نشان می دهد که هنگامی که ناحیه سقف فلزی آنتن وسیله نقلیه کمتر از طول موج (حدود 2.7 متر در باند CB) باشد ، مقاومت تابش آنتن زیر 20Ω کاهش می یابد و در نتیجه 30 ٪ از قدرت انتقال در فیدر به شکل از دست دادن گرما هدر می رود.
همبستگی بین شکل زمین و الگوی تابش
ساختار هندسی هواپیمای زمین تأثیر تعیین کننده ای بر الگوی تابش دارد. یک هواپیمای رسانا دایره ای یا مربع ایده آل می تواند آنتن را تابش افقی همه جانبه ایجاد کند ، در حالی که یک هواپیما با اندازه کافی یا شکل نامنظم (مانند سطح خمیده هود وسیله نقلیه) توزیع فعلی را تحریف کرده و باعث تقسیم لوب تابش می شود. به عنوان مثال ، هنگامی که آنتن وسیله نقلیه در قسمت عقب کامیون نصب می شود ، سیگنال اغلب به دلیل عدم وجود ناحیه فلزی کافی در قسمت پشتی بدنه وسیله نقلیه ، 15-20 درجه به جلو کج می شود و فاصله ارتباطی عقب را کاهش می دهد.
علاوه بر این ، اثر لبه هواپیمای زمین را نمی توان نادیده گرفت. هنگامی که فاصله افقی بین لبه هواپیما و آنتن کمتر از طول موج باشد ، جریان لبه اشعه ثانویه ایجاد می کند ، که با موج تابش اصلی در فاز تداخل خواهد داشت. این پدیده به ویژه در باند فرکانس 28 مگاهرتز مشهود است ، که ممکن است باعث می شود کاهش سیگنال در زوایای ارتفاع خاص از 6dB تجاوز کند.
انتخاب مواد و کنترل از دست دادن
مواد رسانا هواپیمای زمین به طور مستقیم بر عمق پوست جریان با فرکانس بالا تأثیر می گذارد. با استفاده از باند CB به عنوان نمونه ، عمق پوست مس حدود 12μm است ، در حالی که عمق پوست فولاد گالوانیزه به دلیل مقاومت زیاد آن 35μm است. با استفاده از یک صفحه آلیاژ آلومینیوم ضخیم 0.5 میلی متر می تواند در مقایسه با یک صفحه فولادی ، از بین رفتن هادی در حدود 18 ٪ کاهش یابد. برای سناریوهای کاربردی موبایل ، اگرچه مواد کامپوزیت فیبر کربن سبک وزن هستند ، اگر مقاومت پوشش رسانا سطح آنها از 0.1Ω/□ فراتر رود ، راندمان آنتن بیش از 40 ٪ کاهش می یابد.
پیشنهادات بهینه سازی عبارتند از: با استفاده از یک شبکه شبکه آلومینیومی 2 × 2 متر برای ایستگاه های پایه ثابت ، گسترش توزیع فعلی آنتن های نصب شده وسیله نقلیه با صفحات زمین مغناطیسی ، یا جبران سطح هواپیمای محدود با بارگیری هادی های شعاعی. اندازه گیری واقعی آنالایزر شبکه بردار (VNA) نشان می دهد که اضافه کردن هادی های شعاعی با طول موج 4 ¼ می توانند نسبت موج ایستاده آنتن نصب شده وسیله نقلیه را از 2.5: 1 به 1.5: 1 بهینه کنند و قدرت تابش معادل را با 3DB افزایش دهند.
طراحی هواپیمای زمینی آنتن CB در اصل یک مشکل اتصال بین محیط الکترومغناطیسی و ساختار فیزیکی است. تنها با در نظر گرفتن منطقه رسانا ، تقارن شکل ، پارامترهای مواد و موقعیت نصب در نظر گرفته می شود ، می توان محدودیت های عملکرد یک عنصر آنتن واحد را برطرف کرد. با محبوبیت نرم افزار شبیه سازی الکترومغناطیسی ، مهندسان می توانند قبل از نمونه سازی از طریق شبیه سازی توزیع میدان سه بعدی ، تأثیر هواپیمای زمین را پیش بینی کنند ، در نتیجه حداکثر بهره وری ارتباطات را با هزینه کمتری انجام می دهند .