¿Por qué se usa la "longitud de onda" como unidad para la longitud de una antena?

Las antenas están diseñadas para funcionar a una frecuencia específica, y las dimensiones físicas de una antena se adaptan a la frecuencia de diseño. En el caso de una antena dipolo, cosas como la ganancia y la directividad de la antena dependen de la longitud en longitudes de onda, lo que se conoce como longitud eléctrica. Entonces, si sabe que la antena es, por ejemplo, un dipolo de 1/2 onda, sabe de inmediato cómo se ven la ganancia, la directividad y el patrón de radiación. Si la longitud se especificó en metros, también tendría que conocer la frecuencia de diseño para poder calcular la longitud eléctrica en longitudes de onda para determinar las características de la antena. Además, es posible utilizar técnicas de alargamiento eléctrico que hacen que la antena se comporte eléctricamente como si fuera más larga que su longitud física.

Señalaré que es convencional para algunos tipos de antena especificar el tamaño en longitudes de onda y para otros en metros. Por ejemplo, las antenas dipolo se especifican muy comúnmente en términos de su longitud eléctrica en longitudes de onda, mientras que las antenas parabólicas se especifican comúnmente por su diámetro en metros.

No sólo es una buena práctica indicar la longitud en$\lambda$también es importante especificar el tipo, es decir, monopolo o dipolo, por ejemplo. Considere un monopolo y observe la impedancia que presenta al circuito al que está conectado: -

Un monopolo de cuarto de onda típico tiene reactancia cero (línea magenta) y tiene una resistencia a la radiación de aproximadamente 37 ohmios (aunque es un poco difícil obtener un valor preciso del gráfico anterior). Si se tratara de un dipolo de media onda, tendría el doble de resistencia a la radiación que un monopolo de un cuarto de onda, por lo que decir que una antena de 10 metros no dice nada importante para el diseñador.

Pero los monopolos pueden ser cortos y especificar uno que sea un décimo$\lambda$es útil saberlo porque un diseñador podría estimar en su frecuencia óptima que sería capacitivo en -j500.

Un coche rápido no es necesariamente un Ferrari o un Lamborghini

En realidad, esta es una pregunta muy básica sobre aplicaciones de alta frecuencia (HF). Si se habla de HF, la longitud de onda es corta en comparación con la línea de transmisión, como es el caso de una antena. La longitud de onda está dada por

Entonces, la cantidad de cómo se propaga la onda es importante en el diseño de una antena. con la longitud de onda$\lambda$, se puede ver directamente qué dimensiones tiene la antena, sin más cálculos.

$I$muestra la distribución actual y$V$la distribución de tensión sobre una antena dipolo de media onda. Entonces uno puede ver eso$\lambda=2\pi$, donde$2\pi$es un período de la distribución de tensión/corriente. La distribución de corriente sobre el dipolo juega un papel importante eq para el patrón de radiación. Así que tiene sentido dar la cantidad$\lambda$para tener una idea directa de la distribución actual sobre la pieza de alambre.

Además, la longitud de onda es solo una longitud, por lo que su cantidad se da en unidades SI, por ejemplo metro

Tal como comentó PlasmaHH, las propiedades de una antena dependen de su longitud de onda. Esta longitud de onda depende de la frecuencia. Entonces, puede tener dos antenas con la misma longitud con una impedancia diferente para dos frecuencias diferentes, por lo que una de las antenas podría ser una antena de longitud de onda completa para la frecuencia 1, mientras que la otra podría ser una antena de un cuarto de longitud de onda para la frecuencia 2.

En Conceptos básicos de antena , explicarán la diferencia entre diferentes longitudes de antena:

1/4 de onda: Un solo elemento radiante de aproximadamente 1/4 de longitud de onda. Directividad 2,2 dBi, 0 dBd. Cargado 1/4 de onda

1/2 onda: Un solo elemento radiante de 1/2 longitud de onda. Directividad 3,8 dBi, 1,6 dBd. Un diseño especial es la 1/2 onda alimentada por el extremo.

La longitud de onda no es una constante fija y varía de onda a onda. Entonces, ¿por qué una antena se mide en términos de longitud de onda?

¿Cuál es la importancia de la longitud de onda como unidad de longitud de antena?

Porque diferentes longitudes de onda (frecuencias) requieren antenas de diferentes longitudes. El tamaño de la antena debe ajustarse muy de cerca a la longitud de la onda con la que se supone que debe funcionar.

Hay fórmulas para calcular la longitud de la antena en metros (aquí), pero ¿por qué las longitudes de antena no se describen en metros en primer lugar y por qué tenemos que usar fórmulas para convertir la longitud de onda a metros?

¿Por dónde empiezas cuando estás construyendo una antena? Comienza con "¿en qué longitud de onda (frecuencia) operará?". Por lo tanto, comienza con la longitud de onda y esos son sus datos de entrada. Entonces, las fórmulas están diseñadas para funcionar en esta dirección: ingresa la longitud de onda (o frecuencia) y le indica las dimensiones requeridas de su antena.

Nunca comienza con medidores y pregunta "¿en qué frecuencia funcionará?" (excepto en esos casos raros en los que encuentras algunos trastos viejos en el ático y tratas de averiguar qué diablos es)

El diseño de la antena descrito en unidades absolutas estaría bloqueado en una sola frecuencia, por lo tanto (casi) inútil para cualquiera que necesite otra frecuencia.

La respuesta:

Comenzamos con la longitud de onda para llegar a los metros porque diseñamos antenas para que coincidan con una frecuencia determinada, no diseñamos frecuencias para que coincidan con una antena determinada.

El mismo diseño de antena se puede utilizar para una variedad de diferentes longitudes de onda. La longitud de onda en el diagrama de diseño de la antena es una variable. Para construir la antena, sustituiría la variable de longitud de onda en el diagrama con el valor de longitud de onda real (por ejemplo, metros, pulgadas) correspondiente a la frecuencia principal que desea que reciba la antena.