خانه / صدا / برپایی آنتن سامانه‌‌های بی‌سیم (بخش اول)

برپایی آنتن سامانه‌‌های بی‌سیم (بخش اول)

نویسنده: مرتضی دهنوی

دستگاهی که نوعی از انرژی را به نوع دیگر تبدیل ‌می‌کند، مبدل نامیده ‌می‌شود و دنیای صدای حرفه ای سرشار از مبدل‌ها است. میکروفن امواج صوتی را به سیگنال‌های الکتریکی صدا و بلندگوها این سیگنال‌ها را به امواج صوتی تبدیل ‌می‌کنند. با افزایش سامانه‌های بی‌سیم صوتی، آنتن‌ها نیز به عنوان نوع دیگری از مبدل‌ها معرفی شدند. وظیفه آنتن تبدیل سیگنال  الکتریکیِ به امواج الکترومغناطیسی و سپس انتشار آنها در فضا است. آنتن‌هایی که به دستگاه گیرنده متصل  هستند، با انجام دادن عکس این عمل، امواج الکترومغناطیسی را دریافت و آنها را به سیگنال الکتریکی تبدیل ‌می‌کنند.

همانند هر مبدل دیگر، پیروی از راهنمایی‌هایی که در ادامه ‌می‌آید، کمک ‌می‌کند تا از حداکثر عملکرد سامانة خود اطمینان حاصل کنید. هنگام کار با فرکانس‌های رادیویی، مواردی مانند اندازه آنتن، جهت آن و انتخاب کابل مناسب، بسیار مهم هستند و نباید آنها را کم‌اهمیت بگیرید. در این دستورالعمل‌ها، بدون وارد شدن به مسائل فنی، مجموعه‌ای از روش‌ها را برای کار بهینه با سامانه‌های بی‌سیم ارائه ‌می‌دهیم. توجه داشته باشید که این توصیه‌ها فقط درباره سامانه‌های بی‌سیم حرفه‌ای با آنتن‌های جداشدنی (detachable)  است. برای سامانه‌های ارزان قیمت که دارای آنتن‌های ثابت هستند، توزیع آنتن و استفاده از آنتن‌های ریموت (remote)  ممکن نیست.

انواع آنتن

اندازة آنتن نسبت مستقیم با طول موج فرکانسی دارد که باید دریافت شود. رایج ترین نوعی که در سامانه‌های صوتی بی‌سیم استفاده ‌می‌شود، آنتن‌های همه جهتی ربع موج و نیم موج و آنتن‌های یک جهتی هستند.

شکل 1)
شکل 2)

آنتن‌های همه جهتی (omnidirectional antennas)

اندازه آنتن ربع موج تقریباً یک چهارم طول موج فرکانس مورد نظر است و آنتن نیم موج نیز اندازه‌ای معادل یک دوم طول موج دارد. طول موج سیگنال‌های رادیویی را ‌می‌توان با تقسیم سرعت نور بر فرکانس محاسبه کرد. برای مثال موجی با فرکانس 200 مگاهرتز، تقریباً طول موجی معادل دو متر دارد. بنابراین طول آنتنِ گیرنده نیم موج باید حدود یک متر و طول آنتن گیرنده ربع موج باید حدود 45 سانتیمتر باشد. توجه داشته باشید، معمولاً طول آنتن تقریبی است نه دقیق. برای کاربردهای VHF، طول 35 تا 45 سانتیمتر برای آنتن گیرنده ربع موج کاملاً مناسب است. چون باند UHF  نسبت به VHF محدوده بسیار بزرگتری از فرکانس‌ها را پوشش ‌می‌دهد، آنتن‌های ربع موج ‌می‌توانند در هر جا اندازه‌ای از 7 تا 15 سانتیمتر داشته باشند، بنابراین استفاده از آنتنی با اندازة مناسب اهمیت دارد.

برای سامانه‌ای که با فرکانس 500 مگاهرتز کار ‌می‌کند، طول آنتن ربع موج باید حدود 15 سانتیمتر باشد. استفاده از آنتنی که برای سامانه  800 مگاهرتز تنظیم شده باشد (با طول حدود 7 سانتیمتر)، در همان موقعیت باعث افت دریافت نسبت به مقدار بهینه خواهد شد. آنتن‌های پهن باندِ (wideband)  همه جهتی که تقریباً تما‌می‌باندUHF  را پوشش ‌می‌دهند، برای کاربردهایی که در آن گیرنده‌هایی با محدوده تنظیم متفاوت، نیاز به استفاده از یک آنتن مشترک دارند نیز در دسترس هستند (توزیع آنتن را ببینید). (شکل 1و2)

شکل 3)

آنتن‌های ربع موج فقط هنگا‌می ‌باید استفاده شوند که بتوان آنها را به طور مستقیم به گیرنده بی‌سیم و یا سامانة توزیع آنتن وصل کرد. این آنتن‌ها برای دریافت مناسب، احتیاج به سطحی فلزی و منعکس کننده دارند که اندازه آن سطح حداقل در یکی از ابعادش باید تقریباً با اندازه آنتن برابر باشد.(شکل3)

آنتن پهن باند همه جهتی

پایة آنتن باید به شکل الکتریکی به گیرنده، اتصالِ زمین شود. بدنه گیرنده (یا سامانه توزیع آنتن) اتصال زمین مناسب را برقرار ‌می‌کند. از آنتن‌های ربع موج نباید برای نصب به شکل ریموت(remote)   استفاده کرد.

شکل 4)

آنتن نیم موج به اتصال زمین احتیاج ندارد و به همین دلیل برای نصب به شکل ریموت در هر مکانی مناسب است. به لحاظ نظری، بهره‌ای (gain)  معادل 3 دسی‌بل در آنتن ربع موج وجود دارد، اما در عمل از این مزیت به ندرت استفاده ‌می‌شود. بنابراین دلیل قانع کننده‌ای برای ارتقاء این آنتن‌ها (آنتن‌های ربع موج) به آنتن نیم موج وجود ندارد مگر آنکه برای کار به آنتن‌های ریموت احتیاج باشد.(شکل4)

آنتن‌های نیم موج و ربع موج: محدوده UHF

شکل 5)

آنتن‌های یک جهتی (unidirectional antennas)

نوع دوم آنتنِ مناسب برای نصب به شکل ریموت، آنتن یک جهتی مانند آنتن‌های یاگی (Yagi)  یا آنتن‌های شاخه‌ای(log periodic)  است. هر دو نوع از یک بازوی افقی و چندین شاخة عرضی تشکیل شده اند. این آنتن‌ها ‌می‌توانند تا 10 دسی‌بل بهره بیشتر نسبت به آنتن‌های ربع موج تولید کنند و در عین حال قادر به حذف منابع تداخلی از سایر جهات به میزان 30 دسی‌بل نیز هستند.(شکل5)

شکل 6)

آنتن یاگی (Yagi)

 آنتن‌های یاگی بخاطر پهنای باندِ کاملاً باریک‌شان بندرت در کار با میکروفن‌های بی‌سیم استفاده می‌شوند و فقط برای دریافت کانال تلویزیونی (6 مگاهرتز) به کار ‌می‌روند. (شکل6)

آنتن شاخه‌ای (log periodic)

آنتن‌های شاخه‌ای با داشتن چندین دو قطبی (dipole)، پهنای باند بزرگتری دارند که فضا و اندازه آنها به شکل لگاریتمی‌تغییر ‌می‌کند. بازوی بلندتر و شاخه‌های بیشتر باعث پهنای باند وسیع‌تر و جهتی شدن بیشتر ‌می‌شود. بعضی آنتن‌های یک جهتی برای جبران افتی که به خاطر وجود کابل‌های بلند روی ‌می‌دهد، درون خود تقویت کننده‌هایی دارند.

شکل 7) آنتن شاخه‌ای (log periodic) آنتن نیم موج با تقویت کننده خلاصه:

آنتن‌های یک جهتی معمولاً فقط در سامانه‌های UHF  به کار ‌می‌روند و فرکانس خاصی دارند. بنابراین باید آنتن مناسب را برای پوشش فرکانس مورد نظر انتخاب کنید. آنتن جهتی VHF یک تا دو متر پهنا دارد(مانند آنتن تلویزیون) که استفاده از آن را دشوار ‌می‌سازد. توجه داشته باشید که شاخه‌های این آنتن‌ها باید برخلاف آنتن‌های تلویزیونی در جهت عمودی قرار بگیرند (مانند شکل 6)، چون آنتن‌های ارسال کننده نیز عمودی هستند. آنتن‌های یک جهتی بیشتر برای کاربردهایی با محدوده وسیع استفاده ‌می‌شوند. بین فرستنده و آنتن‌های یک جهتی، باید حداقل 15 متر فاصله باشد. متداول‌ترین آنتن یک جهتی در حوزة ارسال و دریافت بی‌سیم صدا در برنامه‌های تلویزیونی خارج از استودیو، آنتن شاخه‌ای(log periodic)  است که به دلیل شکل آن به آنتن پارویی (Paddle Antenna) هم معروف است.(شکل7)

خلاصه:

  • آنتن‌های ربع موج باید روی گیرنده نصب شوند. آنها را به شکل ریموت نصب نکنید.
  • آنتن‌های نیم موج برای کاربردهای ریموت مناسبند.
  • آنتن‌های یک جهتی نیز برای نصب به شکل ریموت مناسب هستند و بهره (gain) اضافی تولید ‌می‌کنند.

ادامه این مطلب را در شمارة آتی بخوانید.

 

حتما ببینید

بازتاب‌های قابل شنیدن(بخش آخر)

– تغییر رنگ صدای بازتابی و درک وسعت فضا     صدای بازتابیده شده، همیشه متفاوت …

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *