Antenne

Se også Antenne (insekt).

En antenne i enkleste forstand er en elektronisk komponent som er laget for å sende og/eller motta radiosignaler. Mer spesifikt er en antenne en innretning av ledende materiale, hvis hensikt er å stråle ut (sende) et elektromagnetisk felt i respons med en pådyttet høyfrekvent elektrisk vekselstrøm, eller omdanne elektromagnetiske bølger til elektriske strømmer og spenninger som radiomottakeren mottar.

En antennes utforming står i forhold til hvilken frekvens den skal brukes ved. De fleste antenner er kvart- eller halvbølgeantenner.

Formelen for bølgelengde er: 300/f (frekvens i MHz) = bølgelengde i meter.

\lambda ={\frac {c}{f}}

,

der

λ er bølgelengden til en elektromagnetisk bølge.
c er hastigheten til lys i vakuum, det vil si 299 792 458 m/s.
f er frekvensen til bølgen.

Ved 30 MHz er for eksempel en bølgelengde 300/30 MHz = 10 meter. I mobiltelefoner for GSM-nettet er bølgelengden ca. 300/915 MHz = 32 centimeter.

En antennes evne/egenskap til å sende et signal måles ofte i dB (desibel). Dette kalles antenne-gain og beskriver forsterkning eller dempning i en bestemt retning i forhold til en isotropisk antenne. En isotropisk antenne er en teoretisk antenne som sender effekten like mye ut i alle retninger. En vanlig stangantenne (som den på bildet) har rundt 1 dB gain. En parabol kan ha 50 dB gain. Grovt sett kan man si at for hver 3 dB gain dobler man effekten i senderetningen.

Siden hastigheten til strømmen i en leder er litt mindre enn radiosignalets hastighet, må antennen være litt mindre enn beregnet bølgelengde tilsier. Ofte passer det å redusere antennelengden med 5 % i forhold til beregnet bølgelengde fra aktuell radiofrekvens.

En antenne som ikke har den riktige avstemningen i forhold til frekvens, kan tilpasses ved å tune (avstemme) antennen elektrisk. Dersom antennen er for kort for aktuell frekvens, kan den fremstå som elektrisk lenger ved å lage en spole i nedre del an antennen. Dersom den er for lang i forhold til aktuell frekvens, kan det settes en kondensator i foten av antennen.

Når resonansfrekvensen i antennen og frekvensen en radiosender mater antennen med er forskjellige, oppstår det stående bølger i antennekabelen. Slike stående bølger gjør at det siste forsterkertrinnet i radiosenderen opplever en annen lastimpedans enn det er konstruert for. Dette kan være problematisk og forsterkertrinnet kan potensielt ødelegges.

Enkelte antenner beregnet for mottak kalles aktive antenner. Dette betyr at de inneholder en innebygd elektronisk forsterkning av det mottatte signalet. Selve antennestrukturen kan godt være den samme som for en passiv antenne, men en aktiv antenne vil ved hjelp av forsterkning kunne oppnå bedre mottaksforhold selv uten å ha den nødvendige fysiske størrelsen på antennen.

En antenne som er veldig kort i forhold til bølgelengden, vil ha en veldig lav strålingsmotstand. Når strålingsmotstanden er lav, vil tapsmotstanden (ohmske tap, dielektriske tap og jordingstap) i antennen utgjøre en større andel av den totale motstanden sett fra matepunktet. Selv om man skulle tilpasse mateimpedansen for en slik antenne perfekt til resten av antennesystemet med en antennetuner, vil den lave strålingsmotstanden allikevel føre til at en større andel av effekten som tilføres antennen vil resultere i varme i selve antennen, og man sier at antennen er mindre effektiv. En antennes effektivitet defineres som:

\eta ={\frac {P_{R}}{P_{in}}}={\frac {R_{R}}{R_{tot}}}={\frac {R_{R}}{R_{R}+R_{tap}}}

der $R_{R}$ er strålingsmotstand, $P_{R}$ er utstrålt effekt, og $P_{in}$ er tilført effekt.

Senderantenne

Når en antenne brukes som senderantenne fungerer den ved at høyfrekvente vekselstrømmer som svinger fram og tilbake i antennen fører til høyfrekvente elektromagnetiske radiobølger som stråles ut. Når de elektromagnetiske radiobølgene brer seg utover, vil det dannes elektriske og magnetiske felter som står 90 grader i forhold til hverandre, og vi får en bestemt elektromagnetisk polarisering av signalet fra antennen.

De elektriske signalene fra forsterkertrinnet i en radiosender overføres til antennen via en matekabel. For antenner som brukes for sending er det viktig at mateimpedansen er tilpasset resten av antennesystemet for å unngå tap av effekt på grunn av stående bølger. En antennetuner kan brukes for å tilpasse antenner som har en annen mateimpedans enn matekabelen forventer.

Se også

Eksterne lenker

(en) Antennas – kategori av bilder, video eller lyd på Commons
(en) Antenna – galleri av bilder, video eller lyd på Commons