Qu'est-ce qu'une antenne de 50 ohms? Comment en feriez-vous un?

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Il s'agit d'une question intentionnellement très ouverte. Qu'est-ce que cela signifie pour une antenne d'être une antenne de 50 ohms à une certaine fréquence? Comment fabriquez-vous une antenne de 50 ohms pour disons 433,92 MHz? Quelles sont les options? Quelles sont les conséquences de sa différence avec 50 ohms?

rf  antenna 
— vicatcu
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Réponses:

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Essayer de penser à quoi sert le 433 du haut de ma tête :) Est-ce la bande de signaux faibles?

Quoi qu'il en soit, la plupart des radios bidirectionnelles sont conçues pour correspondre à une antenne de 50 ohms et la correspondance vous appartient. Vous pouvez obtenir une antenne déjà réglée, ou vous pouvez faire une correspondance d'impédance grâce à un certain nombre de techniques (voir l'article référencé ci-dessous).

Avec une bonne correspondance, vous réduisez les ondes stationnaires. Les ondes stationnaires s'accumulent lorsque la radio émet un signal bien modulé, mais l'antenne ne résonne pas à cette fréquence et provoque des ondes stationnaires, qui se répercutent directement dans la radio et peuvent souffler la phase finale.

Plus la puissance de sortie est élevée, plus cela devient important. À très faible puissance, disons <1 watt, le pire dont vous devez vous soucier est que l'antenne ne résonne pas et que votre signal ne va nulle part. À des puissances supérieures, disons 50+ watts, vous pouvez endommager votre émetteur en moins d'une seconde. Les radios modernes ont des détecteurs SWR intégrés qui coupent l'alimentation en cas de problème. Cependant, ceux-ci ne sont pas toujours garantis.

Cette page présente très bien quelques éléments clés

— Brad Hein
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À moins qu'il ne s'agisse d'une bande de fréquences partagée (comme ISM), je suis sûr que cela se situe dans une bande Ham. Dans ce cas, vous devez passer le test pour transmettre dans la bande. Le test couvre ces questions.
— Brad Hein
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KC2QLW;) 433.92Mhz est en fait la fréquence centrale d'une bande ISM, ne fait pas partie du spectre Ham, et est régie par la partie 18 des règles de la FCC.
— vicatcu
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Cela fait partie de l'allocation de bande amateur britannique de 70 cm. Les gens n'ont pas pu monter dans leur voiture après les avoir garés près d'un émetteur radio amateur de 70 cm.
— Leon Heller
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@vicatcu - (j'apprécie que ce soit un vieux fil, mais votre commentaire doit être commenté ...) alors que 433.92Mhz est une fréquence ISM, c'est aussi une fréquence amateur de 70 cm dans le monde entier . L'utilisation de la fréquence pour ISM est sujette à ne pas causer d'interférence avec les jambons, mais vous pouvez souffrir de jambons en l'utilisant! Voir aussi le commentaire de Leons!
— Andrew
@Andrew bien sûr, mais vous n'avez pas besoin d'une licence pour transmettre dessus (dans la plupart des pays) était mon point principal. Merci pour la clarification cependant.
— vicatcu
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Qu'est-ce que cela signifie pour une antenne d'être une antenne de 50 ohms à une certaine fréquence?

Cela signifie que si vous appliquez une onde sinusoïdale 1 V RMS de cette fréquence à l'extrémité de l'antenne, un courant RMS de 1/50 A circulera dans l'antenne à ce point. V = IR

— endolith
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Exactement. Cela peut être généralisé à l'affirmation selon laquelle le rapport de la tension RMS au courant en tout point de l'antenne est de 50, et l'unité est, bien sûr, en ohms.
— Kevin Vermeer
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Alors, comment pouvez-vous en construire un pour une impédance cible? Quel est le processus de conception?
— vicatcu
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On suppose également que des imperfections entrent en jeu et que vous devez "régler" le circuit sur l'antenne (quelque chose comme ça), y a-t-il une approche claire pour le faire?
— vicatcu
Les radio-amateurs utilisent des compteurs VSWR pour vérifier et régler les antennes.
— Leon Heller
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Si vous n'utilisez pas une sorte de tuner d'antenne (réseau LC, généralement), il est presque toujours nécessaire de faire un découpage à la volée. Il existe toutes sortes d'équations de base, mais le meilleur conseil est de couper votre antenne (je suppose que le prototype) un peu trop longtemps et de la tester avec un mètre qui peut mesurer la puissance directe et réfléchie. Coupez, puis testez à nouveau. Vous voulez réduire la puissance réfléchie minimale, ce qui signifie que votre puissance est rayonnée au lieu d'être réfléchie dans les finales de l'amplificateur et de les chauffer.
— Jesse
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En ce qui concerne les équipements RF, vous devez faire face à l '«impédance caractéristique», qui est une propriété des antennes, des lignes d'alimentation et même des étages de sortie de l'émetteur.

L'important est de s'assurer que les impédances correspondent bien de l'équipement à l'antenne. Ceci est plus important pour les émetteurs, car plus de puissance est impliquée, mais ne nuit pas non plus aux récepteurs.

Une chose que vous ne voulez pas faire, c'est simplement relier deux éléments avec des impédances différentes. Il existe des transformateurs RF de différents types qui peuvent être utilisés pour faire correspondre des sections qui autrement ne seraient pas adaptées. Tout changement brusque d'impédance provoque une réflexion partielle de l'énergie RF rencontrant le décalage, un peu comme ce qui se produit lorsque la lumière frappe un morceau de verre. Lorsqu'une extrémité du système est un émetteur de 100 W, cela peut entraîner une réflexion importante d'énergie vers l'étage de sortie du transmetteur. Fondamentalement, c'est juste inefficace, car l'énergie réfléchie devient simplement de la chaleur perdue dans l'émetteur et la sortie de l'antenne est diminuée. La mesure de la quantité de réflexion en cours est appelée rapport d'ondes stationnaires, souvent abrégé SWR.

Tous les systèmes RF ne sont pas à 50 ohms. Il existe des types de câbles coaxiaux (par exemple RG-59) de 75 ohms et de 300 ohms à deux conducteurs qui ne sont pas rares.

— JustJeff
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Une antenne 1/4 d'onde avec quatre radiaux 1/4 d'onde à 45 degrés donnera une impédance proche de 50 ohms.

— Leon Heller
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C'est très utile. Je ne suis pas ingénieur électricien et je serais donc très intéressé par une heuristique comme celle-ci. Veuillez en ajouter plus si vous en connaissez.
— Dirk
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Ce n'est pas vraiment une heuristique, on peut le prédire à partir de la théorie électromagnétique de base. Quelque chose de similaire est l'impédance d'un dipôle demi-onde plié - 300 ohms.
— Leon Heller
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Un autre exemple est l'impédance de 30 ohms d'une 1/4 d'onde verticale sur un plan de masse.
— Leon Heller
Une ligne microruban avec du PCB standard FR4 mesurera environ 0,1 "de large.
— Leon Heller
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Un dipôle avec des jambes pliées / tombantes peut facilement être fait à 50 ohms.
— neonzeon
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Il est également utile de comprendre pourquoi une antenne de 50 ohms est si importante.

Disons que vous avez une source avec une impédance de sortie (résistance) de 50 ohms, comme la combinaison batterie / résistance idéale dans le schéma suivant:

schématique

Si vous souhaitez extraire la puissance maximale de la source ci-dessus, la résistance de charge dont vous avez besoin doit être de 50 ohms. Essayez-le vous-même - mettez en 40, 50 et 60 ohms, et calculez la puissance qui va à la charge dans chaque cas.

C'est donc la raison pour laquelle les antennes de 50 ohms sont importantes: les sources qui les alimentent ont généralement une impédance de 50 ohms.

Par conséquent, si vous souhaitez fournir le plus de puissance RF de votre source de 50 ohms à votre antenne - le tour est joué, seule une antenne de 50 ohms le fera!

— néonzeon
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Retour aux sources c'est bien! Je n'ai jamais pu penser à une bonne explication lorsque l'application est un récepteur . Connaissez-vous des explications qui commencent par un incident de vague sur une antenne et qui fonctionnent toujours? Je ne l'ai jamais vu faire.
— uhoh
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Une spéculation raisonnable est que l'impédance de 50 Ohms était un bon compromis entre la gestion de la puissance et une faible perte pour la ligne d'alimentation coaxiale air-diélectrique .
— neonzeon
Oh! micro-ondes101! Je cherchais ce site il y a quelque temps et je ne me souvenais plus de son nom. J'avais lu des choses intéressantes sur la profondeur de peau à 60 Hz il y a quelque temps en montant dans un bus, et plus tard je ne pouvais pas me rappeler quoi ni où. Excellent, merci!
— uhoh
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