Wikipedia

Ero sivun ”Antenni” versioiden välillä

Selaa historiaa interaktiivisesti
[katsottu versio][arvioimaton versio]
← Vanhempi muutosUudempi muutos →
Poistettu sisältö Lisätty sisältö
VisuaalinenWikiteksti
Kirjoitettu teoriaa, poistettu antennien kannalta epäoleellista asiaa.
Rivi 1:
{{antennit}}
[[Kuva:WLAN.antenni.sahkotolpassa.jpg|thumb|Langattoman verkon antenneja sähkötolpassa.]]
'''Antennilla''' tarkoitetaan radiolaitteiston osaa, jota käytetään lähettämään ja vastaanottamaan sähkömagneettisia aaltoja ([[radioaalto]]ja). Lähettävä antenni muuntaa lähettimeltä tulevan suurtaajuisen vaihtosähkön sähkömagneettiseksi säteilyksi. Vastaanottavassa antennissa sähkömagneettinen säteily aiheuttaa antenniin sähkömotorisen voiman.
'''Antenni''' on sähkömagneettisten aaltojen, erityisesti [[radioaalto]]jen lähettämiseen ja vastaanottoon suunniteltu radiolaitteiston osa, jonka tehtävänä on siirtää radiolähettimen sähköisessä muodossa oleva suurtaajuusteho siirtojohdosta mahdollisimman pienin häviöin sähkömagneettiseksi kentäksi väliaineeseen, ilmaan tai avaruudessa tyhjiöön, ja vastaavasti siirtää tuleva sähkömagneettinen kenttä laitteiston vastaanottimen siirtojohtoon.
Antennin tyypillä ja mitoituksella voidaan vaikuttaa huomattavasti siihen, millä tavoin antenni toimii.
<ref>https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/s-96.1121/luennot/S-96_1121_luento_09_v2.1121_2013.pdf</ref>
 
== Antennien ominaisuuksiateoriaa ==▼
Ollakseen tehokas antennin on täytettävä useita täysin käyttötarkoituksesta riippuvia vaatimuksia.<ref>http://gallia.kajak.fi/opmateriaalit/yleinen/honHar/ma/KAT_Antennitekn.pdf</ref> <ref>http://www.netab.fi/pdf/pientalon_antenniopas.pdf</ref> <ref>http://www.antenna-theory.com/</ref>
==== Vahvistus ====
Antennit ovat suuntaavia, eli ne eivät säteile samalla tavalla jokaiseen suuntaan. Tätä ominaisuutta kutsutaan vahvistukseksi. Vahvistukseen tietyllä taajuudella vaikuttavat antennin mitoitus, sekä paikka ja asento maahan ja muihin heijastaviin tai absorboiviin pintoihin nähden.
Suuntaava antenni ei säteile tehoa enempää, kuin mitä siirtolinjasta tulee, vaan kohdistaa sen tiettyihin suuntiin muita enemmän.
Antennin vahvistusta mitataan desibeleissä. Jos verrokkina käytetään vapaassa tilassa olevaa ympärisäteilevää antennia, yksikkönä on dBi. Vahvistusta verrataan myös dipoliantennin vahvistukseen, tällöin yksikkönä on dBd. Dipolin ominaisvahvistus on 2.1 dBi.
Vahvistuksessa otetaan yleensä huomioon myös antennissa tapahtuvat häviöt. <ref name="arrl"> ARRL Handbook for Radio Communications 2013 </ref>
 
==== Resonanssitaajuus ====
▲== Antennien ominaisuuksia ==
[[Taajuus]], jolla antenni on vireessä ja millä sen toiminta on tehokkainta. Resonanssitaajuudella [[impedanssi]] on kokonaan resistiivistä. Muutettaessa taajutta resonanssitaajuudelta ylöspäin, induktiivinen reaktanssi kasvaa ja vastaavasti taajuuden laskeminen lisää kapasitiivista reaktanssia. [[Reaktanssi]] aiheuttaa virran ja jännitteen välille vaihe-eron, jolloin antenniin on syötettävä suurempi jännite saman tehon saavuttamiseksi. <ref name="arrl" />
 
==== Polarisaatio ====
* [[Vahvistus|vahvistuksella]] tarkoitetaan antennin suuntaavuudella saatavaa RF-tehon kohoamista verrattuna vertailutehoon, joko kertoimena tai logaritmisena lukuna, desibeleinä dB ([[Desibeli|dB]]). Vertailutehona käytetään antennin itsensä kaikkialle ympärilleen säteilemän tehon keskiarvoa, suuntavahvistus, mittayksikkö dB. Tehovahvistus, eli maksimivahvistus verrataan täysin ideaaliseen ympärisäteilevään, [[Isotrooppinen antenni|isotrooppiseen antenniin]], mittayksikkö dBi. Jos vertailuna käytetään dipoliantennia mittayksikkö on dBd, joilla on 2.14 dB ero: 0 dBd = 2.14 dBi. Suuntavahvistus on aina suurempi luku kuin tehovahvistus samalla antennilla, koska jälkimmäiseen kuuluu myös häviöt.<ref>http://www.antenna-theory.com/measurements/gain.php</ref>
Sähkömagneettisella aallolla on kaksi komponenttia: [[sähkökenttä]] ja [[magneettikenttä]], jotka ovat suorassa kulmassa toisiinsa nähden ja liikesuuntaan nähden. Sähkömagneettisen aallon [[polarisaatio]] määritetään sähkökentän suunnan mukaan, yleensä maan pintaan verrattuna. Aalto voi olla pysty-, vaaka- tai pyöröpolarisoitunut.
* [[Hyötysuhde]] kertoo antennin häviöistä johtuvan tehonmenetyksen. Aina pienempi luku kuin 1. Suunta-antennilla hyötysuhde on yhtä suuri kuin tehovahvistus jaettuna suuntavahvistuksella.
Antennilla on myös polarisaatio, ja se on yleensä antennin elementtien suuntainen.
* [[Resonanssitaajuus]] on se paras taajuus, jolla antenni on vireessä ja toimii parhaiten.
Antenni vastaanottaa tehokkaimmin sen kanssa samansuuntaisesti polarisoituja signaaleja. <ref name="arrl" />
* [[Kaistanleveys]] on niiden taajuuksien (ylä- ja alarajataajuus) erotus, joilla antenni on käyttökelpoinen. Asiaan kuuluu tällöin aina ilmoittaa rajataajuuksien antennivahvistus, esimerkiksi -3 dB maksimista, joka tarkoittaa puolta maksimitehon arvosta.
 
* [[Impedanssi]] on vektorisuure ja tarkoittaa sitä jännitteen ja virran suhdetta, joka vaikuttaa antennin syöttönavoissa. Joskus siitä käytetään nimeä kuvaimpedanssi, koska se tavallaan "näkyy" antennin navoissa syöttöjohtoon päin.
==== Impedanssi ====
* [[Polarisaatio]] tarkoittaa antennista lähtevän sähkömagneettisen kentän sähkökentän suuntaa vertailutasoon nähden. Maa asennuksessa verrataan maan pinnan suuntaan. Esimerkiksi: horisontaalinen polarisaatio, vertikaalinen polarisaatio tai kiertopolarisaatio.
Antenni näyttäytyy syöttävälle lähettimelle [[impedanssi]]na, eli kuormana. Antennin syöttöpisteen impedanssi mitataan pisteestä, johon antennia syöttävä [[siirtolinja]] on kytketty. Jos syöttöpisteen paikkaa muutetaan, muuttuu myös impedanssi. [[Resonanssi]]ssa olevan antennin impedanssi on kokonaan resistiivistä, eli sillä ei ole reaktiivista osaa.
* Lähetystehonkesto on arvo, minkä antenni kestää tuhoutumatta tai ettei kahden antennin osan välillä tapahdu ylilyöntiä ts. kipinöintiä.
Syöttöpisteen impedanssi on tärkeä antennin ja siirtolinjan sovittamisen kannalta. Jos antennilla ja siirtolinjalla on eri impedanssit, heijastuu osa tehosta antennista takaisin aiheuttaen tehohäviöitä.
* Säteilykuvio kertoo miten paljon antenni säteilee mihinkin suuntaan. Säteilykuvio ilmoitetaan tavallisesti graafisesti polaaridiagrammilla logaritmisella asteikolla horisontaalitasossa ja vaakatasossa jollakin korkeudella maanpinnasta.
Myös antennin korkeus maanpinnasta vaikuttaa antennin impedanssiin. <ref name="arrl" />
* Etu/taka -suhde
 
* Tulokulma
==== Kaistanleveys ====
* Mekaaninen kestävyys
Kaistanleveydellä tarkoitetaan taajuuksia tai taajuusaluetta, joilla antenni saavuttaa halutun suorityskyvyn, tai on käyttökelpoinen. Kaistanleveys ilmoitetaan yleensä mega- tai kilohertseinä. <ref name="arrl" />
* Diversiteetti antennijärjestelmissä tarkoittaa sitä, että yhtä lähetettä lähetetään eri taajuuksilla ja eri polarisaatioilla. Vastaanottimessa on useita antenneja ja vastaanotin vertailee lähetteen laatua ja valitsee parhaan signaalin ja polarisaation.
 
==== Säteilykuvio ====
Säteilykuviosta nähdään antennin säteilysuunnat ja kulmat. Antennityypin valinnalla voidaan vaikuttaa antennista lähtevän säteilykuvion muotoon. Säteilykuvioon vaikuttaa myös antennin asennusympäristön säteilyä heijastavat tai absorboivat pinnat, sekä antennin korkeus maanpinnasta. <ref name="arrl" />
 
== Antennityyppejä ==
Rivi 25 ⟶ 36:
[[Kuva:Radar Gun Electronics.jpg|thumb|Poliisin nopeudenvalvontatutka avattuna ja torviantenni näkyvissä]]
* [[pitkälanka-antenni]]
** Laajakaistainen antenni, joka ei yleensä ole resonanssissa millään halutulla taajuudella, vaan antennin yhteydessä käytetään erillistä impedanssisovitusta..
* [[dipoliantenni]]
** Kaksi syöttöpisteestä vastakkaisiin suuntiin lähtevää johdinta.
** Puoliaaltodipoli on rakenteeltaan hyvin yksinkertainen antennityyppi. Antennin kokonaispituus on yksi puoliaalto, tai käytännössä hieman vähemmän, jotta antenni saataisiin resonanssiin ja impedanssi siten puhtaasti resistiiviseksi. Teho syötetään tavallisesti keskelle, joskus päähän. Vahvistus on 2,14 dBi. Impedanssi on 73 ohmia tai käytännössä hieman alle.
** Taittodipoli on ikäänkuin kapea johdinlenkki.
** Taittodipoli antenni on yhden aallon pituinen litteä kehä. Impedanssi on noin 288 ohmia. Kaistanleveys on puoliaaltodipolia suurempi.
* [[maatasoantenni]]
** eli monopoli on dipolinDipolin kaltainen, mutta toinen johtimista on korvattu johtavalla maatasolla. Tyypillinen sovellus on auton kattoantenni. Toiselta nimeltään monopoli.
* [[kvadiantenni]]
* [[jagiantenni]]
** Jagiantenni, (tai yagiantenni), syntyySyntyy kun dipoliantenniin lisätään apusäteilijöitä., Niitäjoita sanotaan heijastimiksi tai suuntaajiksi. Heijastin on aallonpituuden puolikasta pitempi ja suuntaaja lyhyempi. Niiden molempien tehtävänä on "kasata" antennista lähtevät/tulevat aaltorintamat päällekkäin, jolloin syntyy antennivahvistus ja suuntaavuus.<ref>{{Verkkoviite | Osoite = http://www.radartutorial.eu/06.antennas/an08.en.html | Nimeke = Yagi Antenna| Tekijä = Christian Wolff| Tiedostomuoto = | Selite = | Julkaisu = radartutorial.eu| Ajankohta = | Julkaisupaikka = | Julkaisija = | Viitattu = 1.4.2013 | Kieli = englanniksi}}</ref>
** [[kvadiantenni]]ssa apusäteilijät ovat neliön muotoisia.
* [[Helix-antenni]]
** Pyöröpolarisoitu suunta-antenni lähinnä mikroaalloille.
* logperiodinen antenni
* [[parabolinen peiliantenni]]
**[[Tutka]] käyttää usein parabolisen heijastimen, tai sen leikkaleen muotoista antenniheijastinta ja siihen tehon syöttävää torviantennia, rakoantennia, logperiodista antennia tai dipoliantennia. Tärkein ominaisuus on suuri antennivahvistus: 20...40 dBi.
* [[rakoantenni]] Sopii ulkomittojensa vuoksi hyvin [[mikroaalto]]käyttöön.
**[[Tutka]], etenkin [[merenkulkututka]], hyödyntää rakosäteilijäantennia, joka on periaatteeltaan rakojen avulla vuotavaksi tehty [[aaltoputki]]. SilläkinRakoantenni onsaadaan aikapienikokoiseksi suurijoten antennivahvistus,se muttasoveltuu suurin hyöty onmm. laivoihin ja veneisiin tarvittava pieni koko ja tuulipinta-ala.
* [[Torviantenni]] Sopii ulkomittojensa vuoksi hyvin [[mikroaalto]]käyttöön.
** Nimensä mukaisesti torven muotoisesti laajeneva [[aaltoputki]], joka sovittaa aaltoputken impedanssin ilmakehän impedanssiin. Vahvistus on sitä suurempi, mitä pitempipidempi ja loivempi torvi on. Usein parabeliantennin syöttötorvena, tai yksinkin, esim. poliisin nopeudenvalvontatutkassa.
 
== Antennien asennuspaikat ==
[[Kuva:Richtfunkantennen.jpg|thumb|right|Mastossasa olevia erilaisia antennilaitteita erilaisilla korkeuksilla]]
Antennien asennuspaikat riippuvat täysin käyttötarkoituksesta. Usein langattomassa viestinnässä käytettävät antennit asennetaan korkealle, jotta yhteys saadaan muodostettua mahdollisimman esteettömästi. Pitkiä ja kiinteitä yhteyksiä varten käytetään antennimastoja. Näihin mastoihin voi olla sijoitettuna useita eri antennijärjestelmiä samanaikaisesti eri korkeuksille ja suunnattuna eri suuntiin.. Antenneja näkee usein myös savupiipuissa tai rakennusten seinillä. Asennuspaikan valintaan voi myös vaikuttaa antennin fyysinen koko, joka riippuu halutusta antennityypistä ja resonanssitaajuudesta. Erittäin pitkille yhteyksille käytetään satelliitteja.
Antennien asennuspaikat riippuvat täysin käyttötarkoituksesta. Usein [[Langaton viestintä|langatonta viestintää varten]] pitkälle etäisyydelle tarvitaan korkea paikka. Aina sellaista ei ole mahdollista käyttää esim: ajoneuvo, eikä aina edes tarvita pitkää radioyhteyttä esim: koti [[WLAN]] lähiverkko.
 
Pitkiä ja kiinteitä yhteyksiä varten käytetään usein antennimastoja. Niihin sijoitetaan kustannusten säästämiseksi yleensä useita antenneja monille eri järjestelmille. Mastokin yleensä rakennetaan hyödyntämällä korkeita maaston kohtia. Kaupunkien suurimmat rakennukset saavat melkein aina katoilleen joukon antenneja.
 
Erikoistapauksissa voidaan käyttää muitakin alustoja:
 
[[Kiintopallo]] eli aerostaatti on maahan kaapelilla kiinteäksi kytketty heliumpallo tai vetypallo. Tällaisia ovat esimerkiksi:
* [[Marine Airborne Re-Transmission System]]
* [[Lockheed_Martin_275K]]
 
Myös ohjattava [[Ilmalaiva]] voi olla antennin asennuspaikka. Esimerkkinä tällaisesta on [[Blue devil]].
 
Tietoliikenteen antennien ja laitteiden alustoina toimivia lentokoneita ovat esimerkiksi:
*[[Pathfinder Plus]]
*[[Commando Solo]]
 
[[Luotausraketti]] voi nousta jopa 100&nbsp;km korkeuteen ja kantaa tietoliikennevälineistönsä mukanaan luodattavien tietojen välittämiseksi maahan.
 
[[Satelliitti]] voi olla 200–36&nbsp;000 km:n korkeudella. Sen ylivoimaisena etuna on laaja kuuluvuusalue.
 
==Lähteet==
Noudettu kohteesta ”https://fi.wikipedia.org/wiki/Antenni”