Spiralne antene: pogledi in fotografije

Spiralna antena spada v razred anten s potujočim valom. Njegova glavna paleta dela je decimeter in centimeter. Spada v razred površinskih anten. Njegov glavni element je spirala, povezana s koaksialno črto. Spirala ustvari smerni vzorec v obliki dveh zobcev, ki so izmerjene vzdolž svoje osi v različnih smereh. Spiralne antene so cilindrične, ravne in stožčaste. Če je potrebna delovna širina 50% ali manj, potem antena uporablja cilindrično vijačnico. Konična spirala povečuje sprejemno območje za faktor 2 v primerjavi z valjasto spiralo. Toda ravno tisti že dvajsetkrat dajejo prednost. Najbolj priljubljena za sprejem v frekvenčnem območju VHF je bila cilindrična radijska antena s krožno polarizacijo in velikim izkoristkom izhodnega signala.

Antenska naprava

Glavni del antene je zamotan vodnik. Tu se praviloma uporablja baker, medenina ali jeklena žica. Povezovalec je povezan z njim. Namenjen je za prenos signala iz spirale v omrežje (sprejemnik) in v obratnem vrstnem redu (oddajnik). Hranila so odprta in zaprta. Odprte vrste podajalnikov so nezaščiteni valovod. Zaprti tip ima poseben ščit pred motnjami, zaradi česar je elektromagnetno polje zaščiteno pred zunanjimi vplivi. Glede na frekvenco signala je določena naslednja oblika dovodnika:

- do 3 MHz: zaščitene in neoklopljene žične mreže;

- od 3 MHz do 3 GHz: koaksialne žice;

- od 3 GHz do 300 GHz: kovinski in dielektrični valovodi;

- nad 300 GHz: kvazi optične črte.

Drugi element antene je bil reflektor. Njen namen je usmeriti signal na spiralo. Izdelan je predvsem iz aluminija. Podstavek za anteno je okvir z majhno dielektrično konstanto, na primer plastična pena ali plastika.

Izračun osnovnih dimenzij antene

Izračun spiralne antene se začne z določitvijo glavnih dimenzij vijačnice. So:

- število obratov n;

- kot revolucije a;

- premer spirale D;

- koraka spirale S;

- premer reflektorja 2D.

Prva stvar, ki jo lahko razumemo pri oblikovanju spiralne antene je, da je resonator (ojačevalnik) valovanja. Njegova značilnost je visoka vhodna upornost. Vrsta vzbujanih valov je odvisna od geometrijskih dimenzij zanke. Sosednji zavoji vijačnice zelo vplivajo na naravo sevanja. Optimalni razmerji:

D = lambda- / pi-, kjer lambda je valovna dolžina, pi- = 3,14

S = 0,25 λ

a = 12˚

Ker lambda je količina, ki se spreminja in je odvisna od frekvence, nato pa v izračunih izračunamo povprečne vrednosti tega indeksa, izračunane po formulah:

lambda-min = c / f max- lambda-max = c / f min, kjer je c = 3 × 10^{8. mesto} m / s. (hitrost svetlobe) in f max, f min - največji in najmanjši frekvenčni parameter signala.

lambda-cp = 1/2 (lambda-min + lambda-max)

n = L / S, pri čemer je L skupna dolžina antene, določena s formulo:

L = (61˚ / Omega-)² lambda-cp, kjer Omega- je faktor usmerjenosti antene, odvisno od polarizacije (vzet iz referenčnih knjig).

Razvrstitev glede na obseg delovanja

Glede na osnovno frekvenčno območje so lahko oddajniki:

1. Ozkopasovna povezava. Širina vzorca sevanja in vhodni upor sta močno odvisna od frekvence. To kaže, da lahko antena deluje brez tuniranja samo v ozkem valovnem razponu, približno 10% relativnega frekvenčnega pasu.

2. Širokopasovni pas. Takšne antene lahko delujejo v velikem frekvenčnem spektru. Toda njihovi osnovni parametri (CPR, usmerjevalni vzorec itd.) So še vedno odvisni od spremembe valovne dolžine, vendar ne toliko kot pri ozkopasovnih.

3. Frekvenčno neodvisni. Menijo, da tukaj glavni parametri ne spremenijo, ko se frekvenca spremeni. V takih antenah je aktivna regija. Ima sposobnost premikanja vzdolž antene, ne da bi spreminjala svoje geometrijske dimenzije, odvisno od spremembe valovne dolžine.

Najpogosteje obstajajo spiralne antene drugega in tretjega tipa. Prva vrsta se uporablja, če je potrebna večja "jasnost" signala na določeni frekvenci.

Samonastavna antena

Industrija ponuja širok izbor antene. Raznolikost cen se lahko giblje od nekaj sto do več tisoč rubljev. Obstajajo antene za televizijo, satelitski sprejem, telefonijo. Ampak lahko naredite spiralno anteno in z lastnimi rokami. Ni tako težko. Široke antene za Wi-Fi so še posebej priljubljene. So še posebej pomembni, ko je treba v nekaterih velikih hišah povečati signal iz usmerjevalnika. Če želite to narediti, potrebujete bakreno žico, odsek 2-3 mm² in dolžina 120 cm. Potrebno je izdelati 6 obratov s premerom 45 mm. Če želite to narediti, lahko uporabite cev ustrezne velikosti. Lopat prihaja iz lopate (ima približno enak premer). Vijačimo žico in dobimo spiralo s šestimi zavoji. Preostali konec je upognjen tako, da poteka natančno skozi os spirale, "ponavlja". Raztegnite del vijaka tako, da je razdalja med zavoji v območju 28-30 mm. Nato nadaljujte s proizvodnjo reflektorja. Za to je primeren aluminij, ki meri 15 × 15 cm in debelino 1,5 mm. Iz tega slepega naredimo krog s premerom 120 mm, ki odrezuje nepotrebne robove. V središču kroga izvrtajte luknjo 2 mm. Konico spirale vstavimo v njej in spajamo oba dela med seboj. Antena je pripravljena. Zdaj je potrebno žico sevanja odstraniti iz antene modula usmerjevalnika. In konec žice je treba spajati s koncem antene, ki zapušča reflektor.

Značilnosti antene pri 433 MHz

Najprej moram reči, da so radijske valove s frekvenco 433 MHz dobro absorbirane po zemlji in različne ovire med njegovim širjenjem. Za njegovo retransmisijo se uporabljajo oddajniki nizke moči. Običajno to frekvenco uporabljajo različne varnostne naprave. Posebno se uporablja v Rusiji, s ciljem, da se ne posega v zrak. Vijačna antena pri 433 MHz zahteva višji izhodni signal. Druga značilnost uporabe takih oddajnih naprav je, da valovi tega območja omogočajo, da prekrivajo faze neposrednih in odbitih valov s površine. To lahko privede do povečanja signala ali do oslabitve. Iz zgoraj navedenega lahko sklepamo, da je izbira "najboljšega" sprejema odvisna od posamezne nastavitve položaja antene.

Domača antena 433 MHz

Spiralno anteno na 433 MHz z lastnimi rokami je enostavno narediti. Je zelo kompakten. Če želite to narediti, potrebujete majhen kos bakra, medenine ali jeklene žice. Lahko se prijavite in preprosto povežete. Premer žice mora biti 1 mm. Z vetrom 17 zavijemo na trn s premerom 5 mm. Vijačnico raztegnite tako, da je njegova dolžina 30 mm. Pri teh velikostih testiramo anteno za sprejem signala. Spreminjamo razdaljo med zavoji, tako da raztezamo in stiskamo spiralo, dosežemo boljšo kakovost signala. Ampak moramo vedeti, da je taka antena zelo občutljiva na različne predmete, ki so mu prineseni.

Prejemanje antene DMV

Spiralne antene so potrebne za sprejem televizijskega signala. Po svoji zasnovi so sestavljeni iz dveh delov: reflektorja in spirale. Za spiralo je bolje uporabiti baker - ima manj odpornosti in posledično manj izgube signala. Formule za izračun:

- celotna dolžina spirale je L = 30000 / f, pri čemer je f frekvenca signala (MHz);

- korak vijačnice S = 0,24 L;

- premer vrtišča D = 0,31 / L;

- premer spiralne žice d asimpt-0,01L;

- premer reflektorja je 0,8 nS, pri čemer je n število vrtljajev;

- razdalja do zaslona H = 0,2 L.

Gain faktor:

K = 10 × log (15 (1 / L) 2nS / L)

Pokrov reflektorja je izdelan iz aluminija.

Druge vrste opreme za predvajanje

Konične in ravne spiralne antene so manj pogoste. To je posledica težav pri njihovi izdelavi, čeprav imajo boljše značilnosti v območju prenosa in sprejema signala. Sevanje takšnih oddajnikov ni oblikovano z vsemi zavoji, ampak le s tistimi, katerih dolžina je blizu valovne dolžine. V ploski anteni je spiralna linija izdelana v obliki dveh žičnih linij, navitih v spiralo. V tem primeru so sosednji obrati v fazi v režimu potujočih valov. To vodi k ustvarjanju polja sevanja s krožno polarizacijo proti osi anten, kar omogoča ustvarjanje širokega frekvenčnega pasu. Obstajajo ravne antene s tako imenovano spiralo Archimedes. Ta kompleksna oblika omogoča znatno povečanje frekvenčnega območja prenosa z 0,8 na 21 GHz.

Primerjava spiralne in ozkopasovne antene

Glavna razlika med spiralno anteno in usmerjeno anteno je, da je manjša. To olajša, kar omogoča montažo z manj fizičnega napora. Njegova pomanjkljivost je ožji izbor frekvenc sprejema in prenosa. Ima tudi ožji usmerjevalni vzorec, ki zahteva "iskanje" za boljši položaj v prostoru za zadovoljiv sprejem. Nedvomno je njena prednost enostavnost oblikovanja. Velik plus je sposobnost prilagajanja antene tako, da spremenimo višino in celotno dolžino spirale.

Kratka antena

Za boljšo resonanco v anteni je potrebno, da je "podolgovata" dolžina spiralnega dela čim bližja vrednosti valovne dolžine. Ampak to ne sme biti manj frac14- valovne dolžine (lambda-). Na ta način, lambda- lahko doseže do 11 m. To velja za območje HF. V tem primeru bo antena predolga, kar je nesprejemljivo. Eden od načinov za povečanje dolžine prevodnika je namestitev razširitvene tuljave na dnu sprejemnika. Druga možnost je, da krmilite vezje sprejemnika na vezje. Njegova naloga je ujemanje izhodnega signala radijskega oddajnika z anteno na vseh delovnih frekvencah. Če ga označite v jasnem jeziku, sprejemnik deluje kot ojačevalnik dohodnega signala. Ta shema se uporablja v avtomobilskih antenah, kjer je velikost elementa, ki sprejema radijski val, zelo pomembna.

Zaključek

Spiralne antene so pridobili veliko popularnost na številnih področjih radijskih elektronskih komunikacij. Zahvaljujoč njih se izvaja celična komunikacija. Uporabljajo se tudi v televiziji in celo v radijskih zvezah v oddaljenih prostorih. Eden od obetavnih dogodkov za zmanjšanje velikosti antene je bila uporaba reflektorja stožca, ki omogoča povečanje dolžine sprejemnega valovanja v primerjavi z običajnim reflektorjem. Vendar pa obstaja tudi pomanjkljivost, izražena v zmanjšanju spektra delovne frekvence. Še en zanimiv primer je "dvosmerna" konična spiralna antena, ki omogoča delo v širokem razponu frekvenc zaradi nastanka izotropne direktne membrane. To je zato, ker električni vod v obliki dvožičnega kabla zagotavlja gladko spremembo impedance valov.