Warum wirkt sich das Design der Bodenebene von CB -Antennen -Signalübertragungseffizienz aus?

In der Funkkommunikation von Citizens Band (CB) wird das Design der Grundebene der Antenne häufig als einer der Kernfaktoren angesehen, die die Signalübertragungseffizienz beeinflussen. Egal, ob es sich um eine an Fahrzeug montierte Antenne oder eine feste Basisstation handelt, die Wechselwirkung zwischen der Erdungsebene und der Antenne bestimmt direkt die Strahlungsrichtung, die Impedanzanpassung und den Energieverlust. Das Verständnis der elektromagnetischen Prinzipien dahinter kann nicht nur die Kommunikationsqualität optimieren, sondern auch die durch Entwurfsfehler verursachten Leistungs Engpässe vermeiden.
Die grundlegende Rolle der Bodenebene: Bildtheorie und aktuelle Schleife
Nach Antennenentheorie bildet die Bodenebene unter der vertikalen Monopolantenne (wie die gemeinsame ¼ Wellenlänge cb -Antenne) durch das Bildprinzip einen "virtuellen Spiegel", wodurch die ursprünglich asymmetrische Antennenstruktur äquivalent zu einer symmetrischen Dipolantenne entspricht. Diese Äquivalenz erweitert die effektive elektrische Länge der Antenne und beeinflusst ihren Strahlungswiderstand signifikant. Beispielsweise kann eine ideale leitende Grundebene den Strahlungswiderstand einer ¼ -Wellenlängenantenne von etwa 36 Ω auf 50 € erhöhen, wodurch die mit dem Koaxialkabel übereinstimmende Impedanzübereinstimmung erreicht und die durch das Stehwellenverhältnis (VSWR) verursachte Energiereflexion verringert wird.
Wenn die Erdungsebene jedoch nicht leitend genug ist oder der Bereich zu klein ist, wird der Spiegeleffekt geschwächt. Die Experimente zeigen, dass der Strahlungswiderstand der Antenne unter 20 °her sinkt, wenn die Metalldachfläche der Fahrzeugantenne weniger als ¼ Wellenlänge (etwa 2,7 Meter im CB -Band) beträgt, was dazu führt, dass bis zu 30% der Übertragungsleistung in der Feeder in Form des Wärmeverlusts verschwendet wird.
Korrelation zwischen Bodenform und Strahlungsmuster
Die geometrische Struktur der Bodenebene hat einen entscheidenden Einfluss auf das Strahlungsmuster. Eine ideale kreisförmige oder quadratische leitende Ebene kann die Antenne omnidirektionale horizontale Strahlung bilden, während eine Ebene mit unzureichender Größe oder unregelmäßiger Form (z. Wenn beispielsweise die Fahrzeugantenne an der Rückseite eines Lastwagens installiert ist, wird das Signal aufgrund des unzureichenden Metallbereichs am hinteren Teil der Fahrzeugkörper häufig 15 bis 20 Grad nach vorne gekippt, wodurch die hintere Kommunikationsabteilung verringert wird.
Zusätzlich kann der Kanteneffekt der Erdungsebene nicht ignoriert werden. Wenn der horizontale Abstand zwischen der Ebene der Ebene und der Antenne weniger als ¼ Wellenlänge beträgt, erzeugt der Kantenstrom eine sekundäre Strahlung, die die Hauptstrahlungswelle in der Phase stört. Dieses Phänomen ist besonders im 28 -MHz -Frequenzband erkennbar, was dazu führen kann, dass die Signalschwächung in bestimmten Höhenwinkeln 6 dB überschreitet.
Materialauswahl und Verlustkontrolle
Das leitende Material der Bodenebene beeinflusst direkt die Hauttiefe des Hochfrequenzstroms. Wenn Sie das CB -Band als Beispiel einnehmen, beträgt die Hauttiefe von Kupfer etwa 12 μm, während die Hauttiefe des verzinkten Stahls aufgrund ihres hohen Widerstands 35 μm beträgt. Wenn Sie eine 0,5 -mm -dicke Aluminiumlegierungsplatte verwenden, kann der Leiterverlust im Vergleich zu einer Stahlplatte um etwa 18% reduziert werden. Bei mobilen Anwendungsszenarien sinkt die Antenneneffizienz um mehr als 40%, obwohl Kohlefaser -Verbundwerkstoffe leicht sind, wenn der Widerstand ihrer Oberflächenleitschichtung 0,1 Ω/□ überschreitet.
Zu den Optimierungsvorschlägen gehören: Verwenden eines 2 × 2-Meter-Aluminiumgittergitters für feste Basisstationen, die Erweiterung der Stromverteilung von an Fahrzeugen montierten Antennen mit magnetischen Bodenplatten oder das Ausgleich der Fläche begrenzter Ebene durch Laden von Radialleitern. Die tatsächliche Messung des Vektor-Netzwerkanalysators (VNA) zeigt, dass das Hinzufügen von 4 ¼-Wellenlängenradialleitern das Stehwellenverhältnis der Fahrzeugantenne von 2,5: 1 auf 1,5: 1 optimieren und die äquivalente Strahlungsleistung durch 3DB erhöhen kann.
Das Design der Grundebene von CB -Antenne ist im Wesentlichen ein Kopplungsproblem zwischen elektromagnetischer Umgebung und physikalischer Struktur. Nur durch Berücksichtigung des leitenden Bereichs, der Formsymmetrie, der Materialparameter und der Installationsposition können die Leistungsbeschränkungen eines einzelnen Antennenelements überwunden werden. Mit der Popularisierung der elektromagnetischen Simulationssoftware können Ingenieure die Auswirkungen der Bodenebene vor dem Prototyping durch dreidimensionale Feldverteilungssimulation vorhersagen, wodurch die Kommunikationseffizienz zu niedrigeren Kosten maximiert wird.