آیا از هر آنتنی می توان در همه جا استفاده کرد؟

آیا از هر آنتنی می توان در همه جا استفاده کرد؟
این بخش را با در نظر گرفتن رادیو که اکثراً با آن آشناییم ادامه می دهیم. ساده ترین ساختار آنتن، می تواند یک قطعه سیم فلزی باشد که آن را به رادیو متصل کرد.

امروزه رادیوهای ترانزیستوری جدید، حداقل دو آنتن دارند. یکی از آن ها، میله تلسکوپی بلند و براقی است که در خارج بدنه رادیو قرار داشته و برای جمع آوری امواج (سیگنال) با مدولاسیون فرکانس (FM) تعبیه شده است.

آنتنِ دوم درون بدنه رادیو و معمولاً روی بُرد اصلی به صورت ثابت قرار گرفته است که سیگنال های مدولاسیون دامنه (AM) را جمع آوری می کند.

تصویر (8): نمایی از آنتن های تلسکوپی جهت دریافت امواج رادیویی FM

سوالی که در اینجا در ذهن اغلب افراد نقش می بندد این است که چرا رادیو به دو آنتن نیاز دارد؟ آیا نمی شود تمامی امواج را با یک آنتن دریافت کرد؟!

سیگنال های موجود در باندهای مختلف طیف رادیویی می توانند فرکانس و طول موج متفاوتی داشته باشند. به طور مثال سیگنال های AM معمولی دارای فرکانس 1MHz هستند. این در حالی است که فرکانس سیگنال های معمولاً FM در حدود 100MHz است. بنابراین نوسان سیگنال های FM حدود 100 برابر سیگنال های AM است. می دانیم که تمامی امواج الکترومغناطیسی در هوا با تقریب خوبی، با سرعت نو منتشر می شوند. پس طبق رابطه  طول موج امواج AM در حدود 100 برابر، از طول موج امواج FM بلند تر است.

با این اوصاف، شما به دو آنتن نیاز دارید، چرا که یک آنتن توانایی پوشش رنج وسیعی از فرکانس ها را ندارد. در واقع طول موج یا فرکانس امواج ارسالی، اندازه و نوع (ساختار - جنس) آنتن را تعیین می کند.

به طور کلی اندازه یک آنتن باید تقریباً نیمی از طول موج آنتن باشد که می خواهید آن را دریافت کنید. همچنین می توان آنتن هایی را توسعه داد که به اندازه یک چهارم طول موج  یا حتی فشرده تر، در حدود  باشند که کاربردهای خاص خود را دارند.

با توجه به این نکته، هرچه فرکانس امواج الکترومغناطیسی بیشتر می شود، آنتن مربوطه جهت ارسال و دریافت آن ها کوچک تر می شود.

به طور مثال یک آنتن تراهرتز (terahertz antenna) ابعادی در حدود میکرومتر یا حتی نانومتر دارد. در مقام مقایسه یک آنتنی که در طیف رادیویی کار می کند، می تواند ابعادی در حدود چندین متر نیز داشته باشد.

شکل (10): طیف تراهرتز در انتهای طیف میکروویو و ابتدای طیف مادون قرمز (فرکانس 0.3THz تا 3THz) قرار دارد.
نوع (ساختار - جنس) فلز به کار رفته در آنتن گیرنده (فرستنده) نیز در دریافت (ارسال) امواج الکترومغناطیسی مهم است.

به زبان ساده، چگونگی برهمکنش امواج الکترومغناطیسی با ماده تابعی از فرکانس است.

در واقع آنتنی که جنس و ساختارش متناسب با باند فرکانسی خاص، انتخاب و طراحی شده باشد، در قبال باند های فرکانسی دیگر خنثی است.