Antena de longitud de onda de 433 MHz: ¿más larga es mejor?

En realidad, no es tan extraño. Una antena monopolo de cuarto de onda ( l = λ/4) depende de un plano reflectante normal a la antena para actuar como un dipolo. (Como una antena VHF en un automóvil). Sin este avión, la antena de cuarto de onda no funcionará correctamente.

La solución, como has encontrado, es utilizar una especie de antena dipolo de media onda con una longitud igual a la mitad de la longitud de onda de la señal ( l = λ/2).

No hay daño en usar una antena más larga. La razón para recomendar una antena de cuarto de onda es probablemente que tiene una mayor ganancia de antena que el dipolo, así como el hecho de que simplemente ocupa menos espacio... También es más simple que un dipolo "real".

Los artículos de wikipedia sobre dipolos y monopolos son bastante informativos.

En realidad, muchas placas de circuito de 433 MHz tienen una bobina con algunos devanados entre el circuito y la placa de soldadura marcada como ANT. El XD-RF-5V que estoy usando tiene una bobina de tres devanados con un diámetro de 5 mm. 5 mm x 3 x PI representan casi 5 cm, por lo que la parte externa de la antena debe tener unos 12 cm para llegar a una longitud total de un cuarto de lambda.

Siempre encuentro que las antenas son magia negra, ¡pero para mí 12 cm parecía funcionar!

Cuando calcule la longitud de los elementos de la antena, recuerde usar la velocidad de propagación que es menor que "c", la velocidad de la radiación EM en el espacio libre. Para un factor de velocidad, el 95% es una suposición justa... el número exacto de un cable simple se me escapa en este momento. Además, la velocidad de la radiación EM en un cable coaxial es mucho más lenta y se enumera para cada tipo de cable coaxial. 66% es una suposición justa. Esto tiene una importancia dramática si uno está tratando de sintonizar una longitud de cable de alimentación... no es relevante aquí, pero vale la pena conocerlo, de todos modos.

El OP preguntó sobre el uso de un "cable más largo" y quiero presentar precaución en ese punto. Johannes agregó, con excelencia, que el OP realmente comenzó con un dipolo de cuarto de onda que usa una segunda mitad fantasma (la tierra, como un espejo) para hacer una antena más adecuada... el dipolo de media onda. La orientación adecuada del elemento de cuarto de onda... el cable original... sería NORMAL y RECTO... es decir, para encontrar ese espejo (la tierra) del que depende. No sé a qué altura sobre la tierra debe estar esta configuración; tal vez Johannes pueda responder eso.

Más importante aún, el dipolo de media onda PERDONA a los neófitos debido a su patrón de radiación simple de "dona" (omnidireccional), en ángulo recto y alrededor, al (los) cable (s). En otras palabras, se comunica con otras antenas que comparten una relación horizontal mutua. No hay ganancia en la dirección del cable en sí... (verticalmente).

¡Un principio de "reciprocidad" dice que las antenas transmisoras y receptoras comparten el mismo libro de reglas! Bueno, eso es fácil de tomar, en situaciones de bajo consumo como esta.

Si comienza a usar antenas dipolo más largas, instintivamente está buscando una "ganancia" más alta. ¡No es una cosa simple! DEBERÍA adherirse a la regla de usar longitudes totales que son múltiplos impares de la mitad de la longitud de onda (reducidas por el factor de velocidad). Si su dipolo es simétrico, eso es bueno para los principiantes. Aquí está el problema: las antenas más largas tienen mayor ganancia... pero también tienen patrones de dispersión/recepción cada vez más complejos; iow "lóbulos". (1 para un dipolo simple de 1/2 longitud de onda, 3 para un dipolo de 3/2 onda... incluyendo ambos elementos del dipolo en esta descripción de longitud), etc. Debes asimilar estos lóbulos o estarás haciendo algún rascado serio de su trasero, preguntándose qué está pasando. Una vez más, lo que es bueno para el transmisor también es bueno para la antena receptora.

Luego están los reflejos y las pantallas. Mantener alejado de objetos metálicos. Mire hacia arriba (la gente nunca mira hacia arriba, ja, ja) en cualquier antena de televisión común en la azotea y verá un dipolo activo (por cierto, polarizado horizontalmente, por lo general) y muchos elementos reflectantes polarizados horizontalmente... Las antenas VHF tienen reflectores DIPOLE en DIFERENTES longitudes. Cuando una paloma se sentó en EL MAS LARGO y lo dañó, es posible que recuerde la pérdida del "Canal 2"... si tiene la edad suficiente para recordar que la gente solía depender de las ondas de aire, en lugar del cable, para su televisión. visita.

Ya existen algunas respuestas relativas a las diferencias entre$\frac{\lambda}{4}$monopolo y$\frac{\lambda}{2}$dipolos y sus patrones de ganancia asociados, por lo que aumentaré las respuestas con algo sobre la coincidencia de impedancia y la impedancia característica.

Es posible demostrar que la transferencia de potencia máxima ocurre en un circuito de CC analizando circuitos equivalentes simples y estableciendo la derivada,$\frac{dP}{dR} = 0$Lo mismo se aplica a las reactancias acopladas conjugadas complejas (circuitos de CA con inductores y condensadores). Su transmisor tiene una impedancia de salida efectiva y, en virtud de la geometría de la antena, la ubicación en relación con otras estructuras y los materiales involucrados, también tiene una impedancia compleja asociada. Para que se produzca la máxima transferencia de potencia, las impedancias deben ser conjugadas complejas.

La bobina en el tablero puede ser parte de esta red coincidente. El coeficiente de reflexión le indica cuánta potencia se refleja en su transmisor y posiblemente se pierda. Dependiendo de cuán mal emparejado esté, puede empequeñecer las propiedades de ganancia de la antena.

Para responder a su pregunta, es probable que cambiar la longitud de la antena cause una falta de coincidencia y una pérdida de potencia. El valor real de la longitud puede estar influenciado por la red que ya está en el tablero.

La ciencia detrás de la radiación de la antena es la siguiente: la señal transmitida es una corriente alterna, una onda sinusoidal. A 0, 1/2 o 180 grados, y de regreso a 0 grados de la onda, la corriente está a 0 o mínimo. En los cuartos o 1/4 (90 grados) y 3/4 (270 grados) de longitud de onda, la corriente es la más alta y la radiación es la más grande. 1 cuarto de longitud de onda es la longitud de antena más corta que irradiará la señal. 3/4 y 1 1/4 y 1 3/4 y así sucesivamente también son puntos de radiación. Especialmente en recibir cuanto más largo, mejor. La sintonización de una antena es el resultado de tratar de obtener la máxima corriente del transmisor mientras transmite. A mayor corriente mayor radiación y mayor distancia recorrerá la señal. En ese mejor ajuste, la recepción también funcionará mejor. Cuando la sintonía está desactivada, parte de la señal de salida se refleja y genera resistencia y menos radiación, lo que provoca la pérdida de distancia. Esta coincidencia se denomina swr de la antena y se representa mediante una relación. Cuanto menor sea la proporción, mejor. Se puede usar un circuito de sintonización para equilibrar la swr de la mayoría de los cables de cualquier longitud.

He leído que algunas personas han obtenido excelentes resultados incluso con módulos rx/tx baratos de 433 MHz utilizando antenas caseras cargadas en el centro construidas con cable de 1,5 mm construidas de la siguiente manera; A 17 mm del extremo de la base, enrolle una bobina de 16 vueltas alrededor de una forma de 2,5 mm y luego una sección recta de 53 mm hasta la parte superior. Algunos afirman 25 m frente a 3 m para una antena de 1/4 de onda.