Strålingsmotstand

Strålingsmotstand er et begrep innen antenneteknikk som definerer den del av mateimpedansen til en antenne som direkte forårsaker utstråling av elektromagnetiske bølger (radiobølger). Det er en fysisk parameter som hovedsaklig er avhengig av antennens fysiske geometri og frekvens. Strålingsmotstanden er ikke, og skyldes ikke, en fysisk elektrisk motstand i antennen.

En antennes effektivitet er vanligvis definert som hvor stor strålingsmotstanden er i forhold til den totale motstanden som også inneholder en tapsmotstand (resistiv motstand, dielektrisk tap og jordingstap). Antenner som er veldig små i forhold til bølgelengden vil ha en veldig liten strålingsmotstand, og tapsmotstanden vil derfor for slike antenner være en mye større andel av den totale motstanden. Dette gjør en slik antenne mindre effektiv enn en lengre antenne selv i tilfeller der antennen er perfekt tilpasset matekabelen fra senderen med en antennetuner.

Teoretisk mateimpedans for en senter-matet dipol avhengig av lengden. Realverdien (svart) samsvarer med strålingsmotstanden når antennen er tapsfri for denne type antenne.

Mange antenner har en struktur som gjør at strålingsmotstanden er mer eller mindre den samme som realverdien av mateimpedansen. Mateimpedansen kan måles direkte med en nettverksanalysator eller antenneanalysator og for slike antenner kan man derfor relativt enkelt anslå strålingsmotstanden med riktig måleutstyr. Dette gjelder blant annet halvbølgedipolen. Andre antenner har derimot en struktur som gjør at mateimpedansen er vesentlig forskjellig fra strålingsmotstanden [1]. Dette gjelder som i tilfellet over når tapsmotstanden er veldig stor i forhold til strålingsmotstanden (antenner som er små i forhold til bølgelengden), men også for antenner som har en innebygd impedanskonvertering (for eksempel foldet dipol), antenner som ikke mates i senterpunktet, og antenner som er vesentlig lengre enn en halvbølge. Derfor kan man i utgangspunktet ikke anta en direkte sammenheng mellom strålingsmotstand og mateimpedans for en vilkårlig antenne.

Man definerer strålingsmotstanden som forholdet mellom total utstrålt effekt og strømmen i den delen av antennen som har høyest strøm:

For antenner med kun en enkelt leder og der strømmen er høyest i matepunktet vil strålingsmotstanden være gitt som realverdien av mateimpedansen minus tapsmotstand:

For at en antenne i praksis skal fungere bra, må den imaginære delen av mateimpedansen kompenseres og realdelen mest mulig tilpasses radiosystemets øvrige karakteristiske impedans. Dette gjøres vanligvis med en sammenkobling av kondensatorer og spoler som i en antennetuner. Dersom dette ikke blir gjort vil man ha en impedans-feiltilpasning i matingen av antennen som forårsaker refleksjoner og stående bølger på matekabelen. Dette gjør at man ikke får maksimal effektoverføring fra sender til antenne, og man vil få ekstra effekttap i selve matekabelen. En stående bølge vil også gjøre at radiosenderen opplever en annen lastimpedans enn den normalt er designet for. Dette kan være farlig for forsterkertrinnet og enten føre til permanent skade eller at en sikringsmekanisme aktiveres og reduserer sendeeffekten.

Strålingsmotstand til enkelte kjente antenner
Antennenavn Strålingsmotstand i ohm
Dipol vesentlig kortere enn en halvbølge
Halvbølgedipol 73.1
Kvartbølge monopol 36.5

Alternativ definisjonRediger

I noe litteratur defineres strålingsmotstanden enkelt og greit som realverdien av mateimpedansen. Selv om denne definisjonen gir samme resultat for dipolantenner som er kortere enn en hel bølgelengde og som har lite tap, kan definisjonen på generell basis føre til flere misforståelser. [2] Blant annet vil man få feil resultat hvis man prøver å regne ut antennens effektivitet ved å bruke strålingsmotstanden definert på denne måten.

ReferanserRediger

  1. ^ Zavrel, Robert J.,. Antenna physics : an introduction (First edition utg.). Newington, CT. ISBN 978-1-62595-049-9. OCLC 942668899. 
  2. ^ «Small antennas and radiation resistance». www.w8ji.com. Besøkt 4. januar 2021. 

Se ogsåRediger