Antenna a 433 MHz a quarto d'onda: più a lungo è meglio?

Sto cercando di condurre un progetto RF usando i moduli XY-MK-5V / XY-FS:

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Il mio problema è che anche se la maggior parte dei blog e le ricerche di Google per questi moduli utilizzano un'antenna a quarto d'onda (circa 17,2 cm), la mia trasmissione è peggiore di quando uso un'antenna più lunga. Quando l'antenna è più lunga di 30 cm (vicino a 1/2 lunghezza d'onda) ottengo effettivamente una ricezione migliore a distanze più lunghe. (7 metri contro 14 metri)

Quindi la mia domanda è: quanto è male usare antenne più lunghe? C'è un motivo per cui si raccomandano le antenne da 1/4 di lunghezza d'onda?

In realtà, non è così strano. Un monopolo quarto d'onda antenna ( l = λ / 4) dipende da un piano riflettente normale all'antenna di agire come un dipolo. (Come un'antenna VHF su un'auto.) Senza questo piano, l'antenna a quarto d'onda non funzionerà correttamente.

La soluzione, come hai scoperto, è quella di utilizzare una specie di antenna a dipolo a mezza onda con una lunghezza pari alla metà della lunghezza d'onda del segnale ( l = λ / 2).

Non vi è alcun danno nell'uso di un'antenna più lunga. La ragione per raccomandare un'antenna a quarto d'onda è probabilmente che ha un guadagno dell'antenna più alto rispetto al dipolo, così come il fatto che occupa semplicemente meno spazio ... È anche più semplice di un dipolo "reale".

Gli articoli di Wikipedia su dipoli e monopoli sono piuttosto istruttivi.

In realtà, molti circuiti 433 MHz hanno una bobina con alcuni avvolgimenti tra i circuiti e il pad di saldatura contrassegnato con ANT. L'XD-RF-5V che sto usando ha una bobina a tre avvolgimenti con un diametro di 5 mm. 5 mm x 3 x PI rappresentano quasi 5 cm, quindi la parte esterna dell'antenna dovrebbe essere di circa 12 cm per raggiungere una lunghezza totale di un quarto di lambda.

Trovo sempre che l'antenna sia una magia nera, ma per me 12 cm sembra funzionare!

Nel calcolare la lunghezza degli elementi dell'antenna, ricordarsi di usare la velocità di propagazione che è inferiore a "c", la velocità della radiazione EM nello spazio libero. Per un fattore di velocità, il 95% è un'ipotesi equa ... il numero esatto di un semplice filo mi sfugge al momento. Inoltre, la velocità della radiazione EM in un cavo coassiale è molto più lenta ed è elencata per ogni tipo di cavo coassiale. Il 66% è un'ipotesi equa. Ciò ha un'importanza drammatica se si sta provando a sintonizzare una lunghezza del cavo di alimentazione ... non pertinente qui, ma vale la pena conoscerlo, lo stesso.

L'OP ha chiesto informazioni sull'utilizzo di un "filo più lungo" e voglio introdurre cautela a questo punto. Johannes ha aggiunto, per eccellenza, che l'OP ha iniziato davvero con un dipolo a quarto d'onda che utilizza una seconda metà fantasma (la terra, come uno specchio) per creare un'antenna più adeguata ... il dipolo a mezza onda. Il corretto orientamento dell'elemento a quarto d'onda ... il filo originale ... sarebbe NORMALE e DIRITTO ... vale a dire, in modo da trovare quello specchio (la terra) da cui dipende. Non so quanto in alto questa terra debba essere questa configurazione; forse Johannes può rispondere a questo.

Ancora più importante, il dipolo a semionda sta PERDENDO ai neofiti a causa del suo semplice schema di radiazione "a ciambella" (omnidirezionale), ad angolo retto e tutt'intorno, verso il filo (i). In altre parole, comunica con altre antenne che condividono una reciproca relazione orizzontale. Non c'è guadagno nella direzione del filo stesso ... (in verticale).

Un principio di "reciprocità" afferma che la trasmissione e la ricezione di antenne condividono lo stesso libro delle regole! Bene, è facile da prendere, in situazioni a bassa potenza come questa.

Se inizi a utilizzare antenne a dipolo più lunghe, stai istintivamente cercando un "guadagno" più elevato. Non è una cosa semplice! DOVREBBE aderire alla regola di utilizzare lunghezze complessive che sono multipli dispari di mezza lunghezza d'onda (ridotta del fattore di velocità). Se il dipolo è simmetrico, va bene per i principianti. Ecco il problema: le antenne più lunghe hanno un guadagno maggiore ... ma hanno anche modelli di dispersione / ricezione sempre più complessi; "lobi". (1 per un semplice dipolo a 1/2 lunghezza d'onda, 3 per un dipoole a 3/2 onde ... compresi entrambi gli elementi del dipolo in questa descrizione della lunghezza), ecc. Devi grok questi lobi o lo farai qualche serio graffio alle tue spalle, chiedendoti cosa sta succedendo. Ancora una volta, ciò che è buono per il trasmettitore è buono anche per l'antenna ricevente.

Poi ci sono riflessi e schermi. Tenere lontano da oggetti metallici. Guarda in alto (la gente non alza mai lo sguardo, ah ah) qualsiasi comune antenna televisiva sul tetto e vedrai un dipolo attivo (polarizzato orizzontalmente, a proposito, in genere) e molti elementi riflettenti polarizzati orizzontalmente ... Le antenne VHF hanno riflettori DIPOLE in DIVERSE lunghezze. Quando un piccione si è seduto su THE LONGEST ONE e l'ha danneggiato, potresti ricordare la perdita di "Channel 2" ... se sei abbastanza grande da ricordare che le persone dipendevano dalle onde aeree, piuttosto che dal cavo, per la loro televisione la visualizzazione.

La scienza dietro la radiazione dell'antenna è questa: il segnale trasmesso è una corrente alternata, un'onda sinusoidale. A 0, 1/2 o 180 gradi e di nuovo a 0 gradi dell'onda, la corrente è a 0 o minima. Alla lunghezza d'onda dei quarti o 1/4 (90 gradi) e 3/4 (270 gradi) la corrente è massima e la radiazione maggiore. La lunghezza d'onda di 1 quarto è la lunghezza dell'antenna più corta che irradierà il segnale. 3/4 e 1 1/4 e 1 3/4 e così via sono anche punti di radiazione. Soprattutto quando ricevi più lunghezza è, meglio è. La sintonizzazione di un'antenna è il risultato del tentativo di ottenere la massima corrente dal trasmettitore durante la trasmissione. Più corrente è più radiazione e maggiore è la distanza percorsa dal segnale. Alla migliore regolazione anche la ricezione funzionerà meglio. Quando l'accordatura è disattivata, parte del segnale in uscita viene riflesso causando resistenza e meno radiazioni causando perdita di distanza. Questa corrispondenza è chiamata swr dell'antenna ed è rappresentata da un rapporto. Più basso è il rapporto, meglio è. Un circuito di sintonizzazione può essere utilizzato per bilanciare lo swr di quasi tutte le lunghezze di filo.

$\frac{\lambda}{4}$$\frac{\lambda}{2}$

$\frac{dP}{dR} = 0$

La bobina sulla scheda può far parte di questa rete di corrispondenza. Il coefficiente di riflessione ti dice quanta energia viene riflessa nel tuo trasmettitore e probabilmente persa. A seconda di quanto abbiate sbagliato, potreste sminuire le proprietà di guadagno dell'antenna.

Per rispondere alla tua domanda, è probabile che la modifica della lunghezza dell'antenna causi disallineamenti e perdita di potenza. Il valore effettivo della lunghezza potrebbe essere influenzato dalla rete già presente sulla scheda.