Wat ass eng Loopantenn?
Eng Schleifantenn gëtt geformt andeems een oder méi leitfäeg Elementer an engem zouene Wee arrangéiert ginn an d'Struktur mat engem HF-Signal versuergt gëtt. D'Schleif kann kreesfërmeg, quadratesch, rechteckeg, dräieckeg, elliptesch oder an enger anerer Form entworf sinn, fir spezifesch mechanesch an elektresch Ufuerderungen ze erfëllen.
Am Géigesaz zu enger konventioneller Dipolantenn, déi haaptsächlech mat engem elektresche Stroumelement verbonnen ass, verhält sech eng elektresch kleng Schleif ongeféier wéi en magnéiteschen Dipol. Hir Funktioun ass enk mat der Magnéitfeldkomponent vun enger elektromagnetescher Well verbonnen, wat Schleifantennen besonnesch nëtzlech mécht fir Empfangs-, Peilfindungs-, Nahfeldmetastasen, RFID- an elektromagnetesch Miesssystemer.
Schleifantennen sinn net op een eenzege Frequenzberäich limitéiert. Hir Betribsfrequenz hänkt vum Schleifëmfang relativ zu der Wellelängt, der Unzuel vun de Windungen, den Dimensiounen vum Leiter, de Belaaschtungskomponenten, der Zufuhrstruktur an der Ëmgéigend vun der Installatioun of. Schleifendesigns kënnen dofir vu Nidderfrequenz-Empfangssystemer bis hin zu UHF- a Mikrowellenapplikatioune fonnt ginn.
Grondstruktur a Betribsprinzip
Wann en HF-Stroum duerch eng leetend Schleif fléisst, produzéiert en e Magnéitfeld, dat ongeféier senkrecht zur Fläch vun der Schleif steet. Am Empfangsmodus induzéiert e verännerlecht Magnéitfeld, dat duerch d'Schleif fléisst, eng Spannung op senge Klemmen.
D'Stäerkt vum empfaangenen Signal hänkt vun e puer Faktoren of:
Schleifberäich
Zuel vun den Dréiungen
Betribsfrequenz
Orientéierung relativ zum akommende Feld
Leederwiderstand
Tuning- a Matching-Netzwierk
Abschirmung a metallesch Strukturen an der Géigend
Fir eng elektresch kleng Schleif kënnen d'Stroumgréisst an d'Phas als ongeféier gläichméisseg ronderëm de Leeder behandelt ginn. Dës Approximatioun gëtt manner genee wann den Ëmfang zouhëlt. An enger resonanter grousser Schleif variéiert d'Stroumverdeelung däitlech ronderëm d'Struktur a produzéiert Stralungseigenschaften, déi sech vun deene vun enger klenger magnéitescher Schleif ënnerscheeden.
Kleng Schleifenantennen
Eng kleng Schleifantenn huet en Ëmfang, deen däitlech méi kleng ass wéi d'Wellenlängt vun der Operatioun. Eng üblech technesch Approximatioun ass:
C≤0,1λ
wou C den Ëmfang vun der Schleif an λ d'Wellenlängt ass.
Wéinst senger klenger elektrescher Gréisst huet eng kleng Schleif am Allgemengen e niddrege Stralungswidderstand. Leederverloschter kënnen dofir e wesentlechen Deel vu sengem gesamten Inputwidderstand ausmaachen, wat d'Stralungseffizienz reduzéiert wann d'Antenn fir d'Iwwerdroung benotzt gëtt.
Kleng Schleifen si ganz induktiv a brauchen dacks en Ofstëmmungskondensator oder en Anpassungsnetz. Wann se op Resonanz ofgestëmmt sinn, kënne se eng nëtzlech Empfangsempfindlechkeet ubidden, awer hiren héije Qualitéitsfaktor kann zu enger relativ enker Betribsbandbreet féieren.
Dës Charakteristike maachen Antennen aus klenge Schleifen net zu schlechten. Amplaz maachen se se besonnesch gëeegent fir Uwendungen, wou kompakt Gréisst, Magnéitfeldantwort, direktional Nullpunkten oder Schmalbandselektivitéit méi wichteg si wéi eng héich Stralungseffizienz.
Grouss Schleifantennen
Eng grouss Schleif, heiansdo och Resonanzschleif genannt, huet en Ëmfang, deen net méi elektresch kleng ass. En üblechen Design benotzt en Ëmfang, deen no bei enger Wellelängt läit:
C≈λ
An dësem Fall ass de Stroum net gläichméisseg ronderëm d'Schleif. Seng Amplitude a Phas änneren sech laanscht de Leeder, wat eng méi komplex Feldverdeelung produzéiert.
Am Verglach mat elektresch klenge Schleifen bidden Resonanzschleifen normalerweis e méi héije Stralungswidderstand an eng verbessert Sendeleffizienz. Si kënnen als praktesch Sender- oder Empfangsantennen benotzt ginn, obwuel hir Impedanz, Polariséierung an Stralungsmuster staark vum Ëmfang, der Form, der Zufuhrpositioun an der Installatiounsëmfeld ofhänken.
Kreesfërmeg a quadratesch Vollwelle-Schleife si üblech Konfiguratiounen. Eng quadratesch Schleif kann méi einfach ze fabrizéieren an ze montéieren sinn, während eng kreesfërmeg Schleif eng glat a symmetresch Geometrie bitt. Wann béid en ähnlechen elektreschen Ëmfang hunn, kann hir allgemeng Leeschtung vergläichbar sinn, obwuel déi genee Impedanz- an Mustercharakteristiken ënnerschiddlech sinn.
Figur 1. Beispiller vu kreesfërmegen a véiereckegen Antennenkonfiguratiounen.
Stralungsmuster
D'Stralungsmuster vun enger elektresch klenger Schleif ass ähnlech wéi dat vun engem idealen magnéiteschen Dipol. D'Stralung ass minimal laanscht d'Achs senkrecht zur Schleifenfläch a stäerkst a Richtungen, déi ongeféier bannent der Schleifenfläch leien.
An dräi Dimensiounen gläicht dat idealiséiert Muster engem Torus, deen d'Loopachs ëmgëtt. Wann eng kleng Loop vertikal montéiert ass, huet seng horizontal Plangäntwert typescherweis eng aachtfigureg Form, mat zwou déiwen Nullpunkten, déi normal zur Loopebene leien.
Dës Nullwäerter si nëtzlech fir d'Peinstellung an d'Ënnerdréckung vun Interferenzen. Andeems d'Antenn gedréit gëtt, bis dat empfaangent Signal e Minimum erreecht, kann en Operateur eng Richtungslinn a Richtung oder ewech vun der Signalquell bestëmmen.
D'Richtung vun der maximaler Äntwert, d'Nulldéift an d'Polarisatioun hänken vun der Schleiforientéierung, der Zufuhranordnung, der Installatiounshéicht, der Leitergeometrie an den nooste Strukturen of. D'Polarisatioun sollt dofir net nëmmen no der Lag vum Zufuhrpunkt beschriwwe ginn.
Figur 2. Illustrativ Stralungsmuster vun enger Schleifantenn bei verschiddenen Héichtenwénkelen.
Zufuhr, Tuning an Impedanzanpassung
D'Inputimpedanz vun enger Schleifantenn hänkt staark vun hirer elektrescher Gréisst of.
Eng kleng Schleif weist normalerweis eng induktiv Reaktanz an e niddrege Stralungswidderstand op. E variabelen oder fixe Kondensator kann ugeschloss ginn, fir e Resonanzkrees bei der gewënschter Frequenz ze bilden. Transformatorkopplung, Gamma-Matching, kapazitiv Kopplung oder aktiv Verstärkerkreesser kënnen och benotzt ginn, fir d'Antenn mat engem Empfänger oder engem 50-Ohm HF-System ze verbannen.
Fir Sendeanwendungen erfuerderen d'Leederverloscht, de Kondensatorverloscht an d'Stroumveraarbechtungskapazitéit suergfälteg Berécksiichtegung. En héije Zirkulatiounsstroum kann an enger ofgestëmmter Schleif optrieden, och wann d'Inputleistung mëttelméisseg schéngt.
Grouss Resonanzschleifen hunn en héije Stralungswidderstand, awer erfuerderen ëmmer nach eng entspriechend Plazéierung vun der Zufuhr an eng Impedanztransformatioun. Eng ausgeglach Zufuhr oder e Balun kann néideg sinn, fir ze verhënneren, datt de Zufuhrkabel Deel vum Stralungssystem gëtt.
Schleifform an Zuel vun de Wendungen
Eng Schleifantenn muss net perfekt kreesfërmeg sinn. Kreesfërmeg, quadratesch a rechteckeg Schleife sinn am heefegsten, well se relativ einfach ze berechnen an ze fabrizéieren sinn.
D'Zousätzlech vu méi Windungen erhéicht d'induzéiert Empfangsspannung an d'Induktivitéit. Wéi och ëmmer, et erhéicht och de Leederverloscht, d'verdeelt Kapazitéit an d'Selbstresonanzeffekter. Méi Windungen produzéieren net automatesch eng besser Breitbandleistung.
Ferritstangen oder Magnéitkären ginn dacks a kompakten MF- an AM-Empfangsantennen benotzt. Dat magnetescht Material konzentréiert de Magnéitflux duerch d'Wicklung, wouduerch eng kierperlech kleng Struktur eng nëtzlech Empfangsempfindlechkeet bitt.
Bei méi héije Frequenzen kënnen gedréckte Schleifen, Mikrostrip-Schleifen an integréiert Schleifstrukturen direkt op Leiterplatten fir RFID, drahtlos Detektioun, Kommunikatiounsterminaler an HF-Miessapparater hiergestallt ginn.
Virdeeler vu Loop-Antennen
Loop-Antennen bidden e puer praktesch Virdeeler:
- Kompakt mechanesch Struktur
- Verschidde méiglech Formen an Installatiounsformater
- Nëtzlech Magnéitfeldempfindlechkeet
- Déif Richtungsnullpunkten a klenge Schleifendesignen
- Gëeegent fir Richtungsfindung an Interferenzoflehnung
- Einfach Integratioun mat Tuning- a aktive Schaltungen
- Skalierbar fir LF-, HF-, VHF-, UHF- a Mikrowellendesignen
Designbeschränkungen
Wichteg Aschränkungen enthalen:
- Niddreg Stralungswiderstand a klenge elektreschen Designen
- Reduzéiert Transmissiounseffizienz wann de Leederverloscht bedeitend ass
- Schmuel Bandbreet an héich-Q-ofgestëmmte Schleifen
- Empfindlechkeet op metallesch Objeten an der Géigend
- Potenziell héijen Ëmlafstroum a Spannung
- Noutwennegkeet vun enger virsiichteger Impedanzanpassung
- Musterverzerrung verursaacht duerch Zuführkabelen an Installatiounsstrukturen
Typesch Uwendungen
Loop-Antennen gi wäit verbreet agesat an:
- AM-, MF-, HF- a Kuerzwellenempfänger
- Radiopeilungsgeräter
- RFID a Nahfeldkommunikatiounssystemer
- EMI- a EMC-Magnéitfeldmiessungen
- Spektrumiwwerwaachung a Feldstäerktprüfung
- Induktiv Kommunikatioun a drahtlos Energieversuergungssystemer
- Portabel an am Gefier montéiert Empfangsplattformen
- Gedréckte RF- a Mikrowellenschaltungen
- Antennefuerschung, Kalibrierung a Miessung
Fir EMI- a Feldstäerktmiessunge si kalibréiert Schleifantennen besonnesch nëtzlech, wann d'Magnéitfeldkomponent vun enger HF-Ëmfeld evaluéiert muss ginn. A Kommunikatiouns- a Monitoringsystemer kënnen hir direktional Nullwäerter hëllefen, Interferenzen ze reduzéieren oder d'Richtung vun engem onbekannte Signal z'identifizéieren.
Ingenieurs Bedeitung
Loop-Antennen weisen, wéi elektresch Gréisst, Stroumverdeelung, Magnéitfeldkupplung an Impedanzanpassung d'Leeschtung vun der Antennen beaflossen.
Eng kierperlech ähnlech Schleif kann sech wéi eng kompakt magnéitesch Empfangsantenn, e Schmalbandresonanzsensor, eng Vollwellen-Sendeantenn oder e Nahfeld-Kopplungselement verhalen, ofhängeg vun hirem Ëmfang an hirer Betribsfrequenz.
RF MISO bitt Antenne- a Mikrowellenkomponentléisungen fir HF-Tester, Kommunikatioun, Radar, Antennmiessung a Systemintegratioun. D'Verständnis vu fundamentale Strukturen wéi d'Loopantenn hëlleft Ingenieuren de Frequenzberäich, de Verstärkungsgrad, d'Polarisatioun, d'Impedanz, d'Bandbreet, d'Stralungseffizienz an d'richtungsantwort ze evaluéieren, wann se en Antennesystem auswielen oder entwéckelen.
Fir méi iwwer Antennen ze léieren, gitt w.e.g. op:
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 31. Juli 2026
