SuperminarenandClaude Sonnet 5.5
f7fa8cfbc1
- Sections and slides rewritten in Swedish; German law and institutions replaced by Swedish/CEPT/ITU equivalents (PTS, SSA, PTSFS 2025:1, SSMFS 2008:18), unverified statements marked "% TODO VERIFY" - New toc: INSTEG, HAREC, UPPGRADERING; section idents are Swedish (see ident-map.tsv) - Exam-question tags, BNetzA question pool, solutions and the German SWL course removed - Static pages, snippets, applets, READMEs and image alt-texts translated - TikZ labels translated; SVG drawings regenerated (drawing 689 still fails to build upstream: it references a missing photo) - Changed from the original: not endorsed by DARC e.V., SSA or PTS Co-Authored-By: Claude Sonnet 5.5 <[email protected]>
3.5 KiB
Hos antenner måste vi skilja mellan mekanisk och elektrisk längd. Den mekaniska längden är helt enkelt den faktiskt mätbara längden på antenntråden eller strålaren. Den elektriska längden beskriver däremot hur lång antennen verkar elektriskt vid den aktuella frekvensen. Den kan bland annat ändras med spolar och kondensatorer, utan att strålarens mekaniska längd behöver ändras.
Låt oss först titta på antenner nära sin grundresonans. En halvvågsdipol är resonant vid en total längd på ungefär \lambda/2, en groundplane med en enda vertikal strålare vid en strålarlängd på ungefär \lambda/4. Är en sådan antenn för kort för önskad frekvens har dess matningsimpedans en kapacitiv reaktiv del. En spole kan kompensera den kapacitiva reaktansen. Man talar då om en elektrisk förlängning av antennen. Är antennen däremot för lång för önskad frekvens har dess matningsimpedans en induktiv reaktiv del. Den kan kompenseras med en kondensator. Man talar då om en elektrisk förkortning. En spole förlänger alltså en antenn elektriskt, en kondensator förkortar den elektriskt. Strålarens mekaniska längd förblir oförändrad.
Ett intressant exempel är $\frac{5}{8}\lambda$-vertikalantennen med en längd på, omräknat, \qty{0,625}{\lambda} (jfr figur [ref:a_5_8_lambda]). Strålaren är mekaniskt ungefär 2,5 gånger så lång som hos en vanlig $\frac{\lambda}{4}$-groundplane (\qty{0,25}{\lambda}). Den större strålarlängden förändrar det vertikala strålningsdiagrammet till det bättre, som figur [ref:a_5_8_lambda_strahlung] visar: Mer av den utstrålade effekten samlas mot horisonten, mindre strålas uppåt eller nedåt. Det ger vid markbundna förbindelser med samma effekt vanligtvis längre räckvidd. En strålarlängd på ungefär \frac{5}{8} \lambda är optimal för den här effekten: Förlängs strålaren ytterligare går åter mer effekt förlorad uppåt och nedåt.
Dock är den här antennen inte resonant vid strålarlängden \frac{5}{8}\lambda=\qty{0,625}{\lambda}. För resonans skulle strålarlängden behöva förkortas till \frac{\lambda}{2}=\qty{0,5}{\lambda} eller förlängas till \frac{3}{4}\lambda=\qty{0,75}{\lambda}. Båda skulle ge mindre effekt mot horisonten. Det är bättre att, för den bättre fokuseringens skull, behålla strålarlängden \frac{5}{8}\lambda och åstadkomma resonans elektriskt, alltså förlänga antennen elektriskt. Ett av flera sätt är en basspole (förlängningsspole i foten). Spolen ger en induktiv reaktans som kompenserar den kapacitiva reaktansen hos $\frac{5}{8}\lambda$-strålaren. Den impedans som uppnås är mycket lik impedansen hos en antenn med strålarlängden \frac{3}{4}\lambda=\qty{0,75}{\lambda}.
Omvänt kan en antenn som nära sin grundresonans är mekaniskt något för lång förkortas elektriskt med en kondensator (jfr figur [ref:a_verkuerzung]). Kondensatorn ger en kapacitiv reaktans och kompenserar därmed den induktiva reaktansen hos den för långa strålaren.
[picture:563:a_verkuerzung:Vertikalantenn med förkortningskondensator]Även hos en dipol kan man först utifrån dess mekaniska längd uppskatta om en elektrisk förlängning eller förkortning behövs för önskad grundresonans.