http://www.lpfmantenna.com/polarizationinfo.htmlpatut di baca ne ...kusus pada yang senang dengan antenna fm ...
Halaman berikut ini menjelaskan perbedaan antara jenis-jenis polarisasi dan mengapa polarisasi vertikal terbesar yang dapat digunakan memberikan cakupan area.
Catatan: Norwalk Elektronik dan Virtual Komunikasi tidak berafiliasi dengan New York Institute of Technology dan artikel ini tidak boleh dianggap sebagai dukungan untuk produk tertentu. We have posted it here because it is perhaps the best written explanation I've seen in nearly 15 years working in the field, at exposing the deficiencies that exist in the US FM broadcast antenna market. Kami telah diposting di sini karena mungkin penjelasan tertulis terbaik pernah kulihat di hampir 15 tahun bekerja di lapangan, di memperlihatkan kekurangan-kekurangan yang ada di Amerika Serikat pasar antena siaran FM. More importantly it is written by an unbiased source not motivated by sales. Lebih penting ditulis oleh sumber yang tidak bias tidak termotivasi oleh penjualan.
Sumber informasi ini dapat ditemukan di website ini:
http://iris.nyit.edu/ ~ sblank /
Karya ini disponsori oleh: BPI Systems Corporation
Polorasi dan optimasi kinerja antenna pemancar fm
Stephen Jon Blank
New York Institute of Technology
Old Westbury, New York
USA
Abstrak: Makalah ini laporan hasil studi untuk menentukan konfigurasi optimal untuk antena pemancar FM. Studi ini mencakup survei terhadap antena pada saat ini digunakan untuk siaran FM dan mengungkapkan kesenjangan yang signifikan antara apa yang dapat dilakukan, dengan cara yang praktis, untuk mengoptimalkan transmisi FM, dan apa yang sebenarnya dilakukan dalam praktek. Penting parameter polarisasi antena, impedansi, memperoleh dan pola radiasi jangkauan, bandwidth dan "on-the-menara" kinerja yang dibahas. Selain itu, perhatian diberikan kepada dampak bahwa memiliki karakteristik antena pemancar pada konsumsi daya listrik, peralatan pemeliharaan dan bahaya radiasi. Konfigurasi antena yang optimal, yang Linear Polarized Vertikal Antenna, digambarkan. Keuntungan dari Vertically Polarized Linear Antena atas sirkuler terpolarisasi horizontal atau antena pemancar FM dibahas secara rinci. Antena ini telah diuji dalam operasi di perkotaan dan pedesaan dan telah ditunjukkan untuk memberikan performa yang lebih baik secara signifikan daripada sirkuler terpolarisasi horizontal atau mengirimkan antena. Hal ini diperkuat oleh data yang diperoleh di Inggris Raya, Israel dan negara-negara lain di seluruh dunia. Kedua teori operasi dan diukur disajikan data kinerja.
1. 1. Introduction Pendahuluan
[1,2]. Makalah ini laporan hasil studi untuk menentukan konfigurasi optimal untuk antena pemancar FM ... Subyek yang dibahas adalah: 1) desain vertikal terpolarisasi (VP) sistem antena untuk penyiaran FM, 2) keberhasilan sistem ini dalam mencapai pelayanan yang lebih baik penetrasi ke daerah-daerah daripada sebelumnya telah dicapai baik menggunakan polarisasi horisontal (HP) atau polarisasi lingkaran (CP) dan 3) implikasi bahwa ini mungkin untuk negara-negara yang sedang membangun baru atau memperluas layanan siaran FM.Dalam rangka untuk memiliki referensi yang tepat untuk diskusi ini, kami akan meninjau kedua persyaratan umum untuk antena pemancar FM dan juga karakteristik yang khas dari antena pemancar FM yang sedang digunakan. Penting khusus adalah faktor polarisasi, impedansi, gain, pola radiasi cakupan, bandwidth dan "on-the-menara" kinerja. Selain itu, perhatian diberikan kepada dampak yang memiliki karakteristik antena pemancar pada konsumsi daya listrik, peralatan pemeliharaan dan bahaya radiasi.
2.FM Transmitter Antenna Persyaratan
Berikut ini adalah sangat umum, dan harus singkat, daftar persyaratan bahwa semua antena pemancar FM diperlukan untuk bertemu.
2.1 Gain Directional Pola Cakupan: - semua antena, untuk yang lebih besar atau sedikit banyak, memiliki pola radiasi directional. Penting untuk memaksimalkan keuntungan radiasi dalam arah yang dikehendaki dan untuk meminimalkan perolehan dalam arah yang tidak diinginkan. Sebuah dikehendaki tiga dimensi pola radiasi nyaman dijelaskan dalam bentuk bentuk pola bidang vertikal dan horizontal pola pesawat. Dalam bidang vertikal, yang relatif sempit radiasi sinar dibutuhkan, sedangkan, yang sangat luas (kadang-kadang, Omnidirectional) radiasi sinar yang diperlukan di dalam bidang horizontal. Kebutuhan sinar sempit dalam bidang vertikal dari persyaratan berikut: bahwa radiasi di cakrawala dimaksimalkan (untuk memaksimalkan sinyal ke area pelayanan, mungkin, dengan down-tilt kecil dalam beberapa kasus), dan bahwa radiasi dapat diperkecil dalam arah ke langit dan turun ke dasar menara untuk meminimalkan memudar, bahaya radiasi, gangguan, dan semata-mata RF limbah. Dalam prakteknya, pola radiasi yang diinginkan dicapai dengan me-mount sebuah array dari elemen antena vertikal di sepanjang panjang dari sebuah menara pemancar. Vertikal Semakin panjang panjang dari array, yang sempit adalah radiasi sinar dalam bidang vertikal, dan semakin tinggi akan kekuatan sinyal kepadatan di cakrawala seperti yang diinginkan.
2,2 Polarisasi: - Pertanyaan tentang pilihan optimal polarisasi untuk FM secara historis menyulitkan dan membingungkan. Rencana asli untuk siaran FM di AS, dibuat sebelum Perang Dunia II, menyerukan polarisasi horizontal. Tak lama setelah Perang Dunia II, ini, diakui bahwa polarisasi horisontal tidak cocok untuk mobile, Omnidirectional penerimaan siaran FM di mobil. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa 'cambuk' antena, yang digunakan untuk Omnidirectional penerimaan siaran AM dan FM di mobil, pada dasarnya merupakan suatu polarisasi vertikal antena dan memiliki respon yang lemah ke sinyal terpolarisasi horizontal, (lihat Gambar. 1). Mount Omnidirectional terpisah terpolarisasi horizontal antena di mobil untuk FM penerimaan bukan merupakan pilihan praktis. Kondisi serupa ada untuk penerima FM portabel memiliki teleskop 'cambuk' antena. Pada tahun 1946 dalam rangka untuk mengatasi kekurangan-kekurangan polarisasi horisontal, FCC berwenang penggunaan ...... tambahan memancarkan vertikal polarisasi kekuatan yang efektif ... "[Ref. 3]. Dalam prakteknya, hal ini telah datang berarti" lingkaran "atau" ganda "yang barangkali polarisasi dalam jumlah yang sama secara horizontal dan vertikal energi terpolarisasi diradiasikan. Dari rekayasa alasan , polarisasi digunakan untuk transmisi harus dipilih sehingga paling cocok polarisasi dari antena yang digunakan untuk menerima mobil dan home stereo. Seseorang mungkin karena itu bertanya "Berapa banyak mobil atau rumah penerima FM memiliki polarisasi sirkuler menerima antena? ". Jika seseorang bertanya" Berapa banyak memiliki antena menerima terpolarisasi horizontal? "; Jawabannya adalah - persentase kecil. Jika seseorang bertanya" Berapa banyak memiliki polarisasi vertikal antena menerima? "; Jawabannya adalah - paling mobil, sebagian besar pasar saat ini, memiliki antena vertikal menerima cambuk. Kebanyakan rumah memiliki receiver FM nongkrong kawat belakang. Kesimpulan yang dapat ditarik dari hal ini adalah: untuk optimal kesesuaian antara polarisasi yang ditransmisikan dan sinyal yang diterima dalam rangka untuk memberikan cakupan area yang optimal, polarisasi vertikal adalah yang terbaik.
Kesimpulan ini didukung oleh hasil yang dicapai sangat sukses dalam prakteknya menggunakan polarisasi vertikal. Hasil ini menunjukkan peningkatan level sinyal yang melebihi 5 dB dibandingkan dengan tingkat yang setara CP dengan antena di perkotaan dan pedesaan. Selain meningkatkan level sinyal, ada keuntungan penting lainnya yang bisa diperoleh dengan menggunakan vertikal polarisasi: a) vertikal dipol memiliki nol di menara arah, sehingga meminimalkan bahaya radiasi sesuai dengan peraturan OSHA. Interferensi RF juga peralatan studio terdekat dan telepon dapat dikurangi, b) polarisasi vertikal memberikan tambahan gangguan 10-20 dB penolakan antara Low VHF (Channel 6) dan FM, dan c) gangguan oleh jaringan listrik dan saluran telepon akan berkurang.
2,3 Band Operasi: band FM 88-108 MHz, dan lebar saluran FM adalah 200 KHz. Sangat diharapkan bahwa antena pemancar FM memiliki multi-channel, broadband kinerja impedansi (yaitu SWR rendah) dalam rangka untuk meminimalkan frekuensi sensitif degradasi kinerja dan memungkinkan operasi multiplexing. Idealnya, antena harus mencakup seluruh 88-108 MHz band.
2,4 On-the-Tower Kinerja: Adalah penting bahwa radiasi ditentukan pola dan kinerja impedansi dicapai dalam operasi, on-the-menara, dan bukan semata-mata di beberapa ideal ruang bebas lingkungan. This means that the design of the antenna should either account for tower effects or de-couple the antenna from tower effects or both. Ini berarti bahwa desain dari antena harus baik menara account untuk efek atau de-pasangan menara antena dari efek atau keduanya.
2.5 Peralatan Pemeliharaan dan Bahaya Radiasi: Memaksimalkan kinerja antena akan mengurangi kebutuhan daya pemancar yang lebih tinggi. Kekuatan pemancar rendah berarti penghematan biaya energi listrik baik untuk menjalankan pemancar dan untuk menjalankan AC yang mendinginkan pemancar. Rendah kekuatan pemancar juga meminimalkan kesulitan pemeliharaan peralatan dan potensi bahaya radiasi. Hal ini biasanya sangat efektif untuk meningkatkan perdagangan kinerja antena pemancar (yaitu antena yang lebih baik / lebih efisien radiasi / lebih gain sinyal, satu-time cost) terhadap kekuatan pemancar yang tinggi (uang terus-menerus tenggelam).
3. The linier Vertically Polarized Antenna
Terpolarisasi vertikal antena pemancar biasanya terdiri dari sebuah array dari elemen dipol vertikal dipasang di sepanjang panjang vertikal menara. Vertikal (setengah-gelombang) dipol, di ruang bebas, memiliki pola radiasi yang terarah dalam bidang vertikal dan horizontal Omnidirectional dalam pesawat. Secara umum, efek dari mounting dipol vertikal pada menara adalah menara yang bertindak sebagai reflektor. Hal ini menyebabkan pola radiasi menjadi sedikit lebih terarah dalam bidang vertikal dan menjadi yang halus, bentuk cardiod sangat luas pada bidang horisontal; sehingga meningkatkan kekuatan sinyal pada arah maju dan penurunan dalam arah belakang. Ketika menara pemancar terletak di dekat tepi area jangkauan, seperti yang sering terjadi, ini adalah hasil yang sangat diinginkan. Dalam konfigurasi ini semua dipol dalam array terletak di sepanjang sumbu vertikal tunggal di satu sisi menara, Gbr.2-a). Horozontal pesawat yang pola (cardiod halus) adalah ditunjukkan pada Gambar. 2-b).
Ada kasus-kasus di mana suatu Omnidirectional (atau disesuaikan directional) bidang horizontal pola yang diinginkan. Hal ini dapat dicapai dengan menggunakan unsur-unsur parasit. but customized patterns generally require some engineering analysis and measurement. Ini adalah berat badan yang relatif rendah, solusi biaya rendah, tapi pola disesuaikan secara umum membutuhkan beberapa teknik analisis dan pengukuran. Beberapa contoh yang menunjukkan kinerja konfigurasi ini (dengan pola omni bidang horizontal) diperlihatkan dalam Gambar. 3).
Metode alternatif untuk mendapatkan sebuah pola bidang horizontal Omnidirectional menggunakan didorong tambahan dipol circumferentially terletak di sekitar menara. Tapi ini secara signifikan menambah biaya, berat dan hambatan angin.
Sewenang-wenang jarak antara elemen, termasuk non-seragam jarak, dapat digunakan dalam VP dipol array. Biasanya, jarak adalah salah satu panjang gelombang radiasi maksimum efisiensi. dalam bidang vertikal, antena dipol vertikal tidak memancarkan ke atas atau ke bawah. Oleh karena itu, bahaya radiasi menara di daerah itu tidak masalah. Antena dipol memiliki multi-channel, broadband kinerja impedansi (yaitu SWR rendah) yang memungkinkan operasi multiplexing. Hal ini memiliki hambatan angin yang rendah dan dapat dibuat ringan.
4. Polarized horizontal Antena FM Transmitter
Terpolarisasi horizontal antena pemancar biasanya adalah sebuah array dari elemen dipol horisontal. There are several difficulties with the horizontal dipole element. Ada beberapa kesulitan dengan elemen dipol horizontal. Ini memiliki pola radiasi yang sangat arah pada bidang horisontal dan sangat luas dalam bidang vertikal, kebalikan dari apa yang biasanya diperlukan untuk antena pemancar FM. Horizontal loop antena sebagian meringankan kesulitan ini, tetapi mereka kurang memperoleh dan bandwidth yang sempit dari dipol vertikal (Gambar 4.).
Jika jarak array adalah 1 panjang gelombang, yang memberikan efisiensi maksimum dari radiasi, maka komponen horizontal memancarkan kuat ke arah menara. Ini adalah potensi bahaya radiasi. Jika array penjarangan adalah 0,5 panjang gelombang, maka radiasi ke bawah berkurang tetapi begitu adalah efisiensi.
Di luar kesulitan-kesulitan ini, masalah mendasar dengan polarisasi horizontal adalah bahwa 'cambuk' antena, yang digunakan untuk Omnidirectional penerimaan siaran AM dan FM di mobil, pada dasarnya merupakan suatu polarisasi vertikal antena dan memiliki respon yang lemah ke terpolarisasi horizontal sinyal. Bidang pengukuran, dibuat menggunakan mobil 'cambuk' antena, telah menunjukkan bahwa tanggapan terhadap sinyal terpolarisasi horizontal dapat 10-20 dB di bawah respons terhadap sinyal terpolarisasi secara vertikal, lihat Gambar. 1 ). Mount Omnidirectional terpisah terpolarisasi horizontal antena di mobil untuk FM penerimaan bukan merupakan pilihan praktis.
5. Polarized sirkuler Antena FM Transmitter
Sirkuler (atau dual) terpolarisasi elemen antena memancarkan mungkin dalam jumlah yang sama terpolarisasi horizontal dan vertikal energi (Fig.5.). Mereka biasanya desain didasarkan pada antena loop heliks [2], yang dapat dilihat sebagai kombinasi dari loop horizontal dan elemen dipol vertikal. Sering memiliki unsur-unsur rumit, seperti bentuk pretzel dan biasanya memiliki Q tinggi, frekuensi performa sensitif. Ketika tersusun dan terpasang pada menara, horizontal dan komponen vertikal berperilaku sangat berbeda karena sangat berbeda dan refleksi efek kopel. Jika jarak array adalah 1 panjang gelombang, yang memberikan efisiensi maksimum dari radiasi, maka komponen horizontal memancarkan kuat ke arah menara. Ini adalah potensi bahaya radiasi. Jika array penjarangan adalah 0,5 panjang gelombang, maka radiasi ke bawah berkurang tetapi begitu adalah efisiensi radiasi (yang berarti mengurangi kekuatan sinyal). Antena ini relatif berat dan memiliki hambatan angin yang tinggi. yang lebih lanjut menambah berat badan mereka dan angin perlawanan.
Tapi, sekali lagi, masalah utama dengan sirkuler (atau dual) terpolarisasi antena pemancar adalah bahwa, dalam prakteknya, tidak ada yang menggunakan sirkuler (atau dual) polarisasi antena untuk penerimaan. 'cambuk' antena, yang digunakan untuk Omnidirectional penerimaan siaran AM dan FM di mobil, terutama vertikal terpolarisasi dan memiliki respon yang lemah ke terpolarisasi horizontal sinyal. Oleh karena itu, setengah kekuatan terpolarisasi sirkuler dipancarkan oleh antena pada dasarnya adalah sia-sia.
6. Kinerja Data dan Pengukuran Lapangan
Pada bagian ini, kinerja yang diukur secara vertikal sistem siaran FM terpolarisasi dari tiga perwakilan negara, Israel, Inggris Raya dan Belanda, dibahas.
6.1 Israel
Pada tahun 1987, IDF Radio (jaringan radio besar di Israel) dipasang secara vertikal pertama terpolarisasi antena pemancar FM. Keberhasilan instalasi ini yakin IDF Radio untuk menggunakan polarisasi vertikal secara eksklusif di seluruh nya 8 - pemancar FM jaringan dengan kekuatan pemancar mulai dari 500W ke 20kW.
IBA Radio, (Israel Broadcasting Authority, jaringan terbesar di Israel) telah menggunakan polarisasi horisontal selama 40 tahun. Menyadari bahwa polarisasi vertikal lebih efisien, IBA sekarang menggunakan polarisasi vertikal dalam semua instalasi 15 terakhir.
Yang baru dibuat 2 nd Channel, Regional Radio Network (daya rendah) menggunakan polarisasi vertikal di 14 dari 20 instalasi. Ke-6 situs yang menggunakan polarisasi horisontal sudah tua, pra-situs yang sudah ada lama yang diwarisi dari PTT.
Semua terpolarisasi vertikal situs pemancar FM di Israel menyediakan cakupan yang sangat baik. Ada banyak kasus di mana seorang 1kW pemancar dengan sederhana, dua-elemen vertikal antena dipol array (Gain 6dBd) kota yang baik menyediakan cakupan kelas ke radius 35kM atau lebih besar. Ini jauh lebih mudah untuk mendapatkan gain antena tinggi dengan polarisasi vertikal baik daripada dengan polarisasi horizontal atau melingkar.
6.2 Great Britain 6,2 Great Britain
BBC (Great Britain) telah mengeluarkan laporan rinci, [4], yang menyatakan bahwa "Apabila jaringan VHF-FM sedang dibentuk ... vertikal polarisasi adalah optimal ...". Untuk lebih tua, sudah ada jaringan FM terpolarisasi horizontal, laporan ini menyatakan bahwa penambahan polarisasi vertikal diperlukan untuk penerimaan tepat FM dalam mobil dan penerima portabel. Lebih jauh menyatakan: "Kerugian dari MP (campuran atau dual polarisasi) adalah pemancar ekstra daya yang dibutuhkan dan kompleksitas dari antena pemancar. Kompleksitas ini diperparah ketika orang mempertimbangkan peningkatan beban angin dan akibatnya persyaratan tiang". BBC telah re-engineered dengan jaringan radio FM untuk polarisasi vertikal.
6.3 The Netherlands 6.3 Belanda
[5]. Sebuah studi rekayasa yang dilakukan oleh Belanda PTT menggambarkan pengukuran propagasi untuk polarisasi vertikal di Band II (FM) 1-45 km di pedesaan dan perkotaan di bagian barat dari Belanda, [5]. Hasilnya menunjukkan perjanjian baik dengan Rekomendasi CCIR (370). Lihat Gambar. 6.
References Referensi
[1] SJ Blank, "Mengoptimalkan Kinerja FM Transmitter Antenna", 1990 NAB Engineering Conference Proceedings, pp. 263-265.
[2] SJ Blank, R. Berkovits, T. Campbell, "Stasiun Radio FM Limbah Energi dan Bisa Menjadi Bahaya Radiasi", NARTE NEWS 12, Jan 1996.
[3] FCC (10-1088 Edition).
[4] GH Taylor dan DS Cox, "VHF-FM Radio Broadcasting, Tes untuk membandingkan horisontal, vertikal dan dicampur polarisasi", British Broadcasting Corporation, BBC RD 1986/13.
[5] J. Doeven, Propagasi lebih dari Jarak Pendek di Daerah Perkotaan dan Pedesaan di Band II, EBU review-Teknis, No.224, hlm. 191-197, August 1987. 191-197, Agustus 1987.
