Antena spirale: llojet dhe fotot

2024 Autor: Leah Sherlock | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2023-12-17 05:49

Antena spirale i përket klasës së antenave me valë udhëtuese. Gama e tij kryesore e funksionimit është decimetri dhe centimetër. I përket klasës së antenave sipërfaqësore. Elementi kryesor i saj është një spirale e lidhur me një vijë koaksiale. Spiralja krijon një model rrezatimi në formën e dy lobeve të emetuara përgjatë boshtit të saj në drejtime të ndryshme.

Antenat spirale janë cilindrike, të sheshta dhe konike. Nëse gjerësia e kërkuar e diapazonit të funksionimit është 50% ose më pak, atëherë në antenë përdoret një spirale cilindrike. Spiraja konike dyfishon gamën e marrjes në krahasim me atë cilindrike. Dhe ato të sheshta tashmë japin një avantazh njëzetfish. Më e popullarizuara për marrjen në diapazonin e frekuencave VHF ishte një antenë radio cilindrike me polarizim rrethor dhe një fitim të lartë sinjali në dalje.

Pajisja e antenës

Pjesa kryesore e antenës është një përcjellës i mbështjellë. Këtu, si rregull, përdoret tela bakri, bronzi ose çeliku. Një ushqyes është i lidhur me të. Është projektuar për të transmetuar një sinjal nga spirale në rrjet (marrës) dhe anasjelltas (transmetues). Ushqyesit janë të tipit të hapur dhe të mbyllur. Ushqyesit e tipit të hapur janëpërcjellës valësh të pambrojtur. Një lloj i mbyllur ka një mburojë të veçantë kundër ndërhyrjeve, gjë që e bën fushën elektromagnetike të mbrojtur nga ndikimet e jashtme. Në varësi të frekuencës së sinjalit, përcaktohet modeli i mëposhtëm i ushqyesve:

- deri në 3 MHz: rrjete me tela të mbrojtura dhe të pambrojtura;

- 3 MHz deri në 3 GHz: tela koaksialë;

- 3GHz deri në 300GHz: përcjellës valësh metalikë dhe dielektrikë;

- mbi 300 GHz: linja kuazi-optike.

Një element tjetër i antenës ishte reflektori. Qëllimi i tij është të përqendrojë sinjalin në spirale. Është bërë kryesisht nga alumini. Baza për antenën është një kornizë me një konstante dielektrike të ulët, si shkuma ose plastika.

Llogaritja e dimensioneve kryesore të antenës

Llogaritja e një antene spirale fillon me përcaktimin e dimensioneve kryesore të spirales. Ato janë:

- numri i kthesave n;

- këndi i kthesës a;

- diametri spirale D;

- lartësia e spirales S;

- diametri i reflektorit 2D.

Gjëja e parë që duhet kuptuar kur dizajnoni një antenë spirale është se ajo është një rezonator (përforcues) i një vale. Karakteristika e tij ishte impedanca e lartë e hyrjes.

Lloji i valëve të ngacmuara në të varet nga dimensionet gjeometrike të qarkut të amplifikimit. Kthesat fqinje të spiralës kanë një ndikim shumë të fortë në natyrën e rrezatimit. Raportet optimale:

D=λ/π, ku λ është gjatësia e valës, π=3, 14

S=0, 25 λ

a=12˚

Sepseλ është një vlerë që ndryshon dhe varet nga frekuenca, atëherë vlerat mesatare të këtij treguesi të llogaritura nga formulat merren në llogaritjet:

λ min=c/f max; λ max=c/f min, ku c=3×108 m/sek. (shpejtësia e dritës) dhe f max, f min - parametri maksimal dhe minimal i frekuencës së sinjalit.

λ cf=1/2(λ min+ λ max)

n=L/S, ku L është gjatësia totale e antenës, e përcaktuar nga formula:

L=(61˚/Ω)2 λ cf, ku Ω është drejtimi i varur nga polarizimi i antenës (marrë nga librat e referencës).

Klasifikimi sipas diapazonit të funksionimit

Sipas diapazonit kryesor të frekuencës, transmetuesit janë:

1. brez i ngushtë. Gjerësia e rrezes dhe impedanca e hyrjes varen shumë nga frekuenca. Kjo sugjeron që antena mund të funksionojë pa u ribashkuar vetëm në një spektër të ngushtë vale, afërsisht 10% të gjerësisë së brezit relativ.

2. Gama e gjerë. Antena të tilla mund të funksionojnë në një spektër të gjerë frekuencash. Por parametrat e tyre kryesorë (SOI, modeli i rrezatimit, etj.) varen ende nga ndryshimi i gjatësisë së valës, por jo aq sa ato me brez të ngushtë.

3. Frekuenca e pavarur. Besohet se këtu parametrat kryesorë nuk ndryshojnë kur ndryshon frekuenca. Këto antena kanë një zonë aktive. Ka aftësinë të lëvizë përgjatë antenës pa ndryshuar dimensionet e saj gjeometrike, në varësi të ndryshimit të gjatësisë së valës.

Më të zakonshmet janë antenat spirale të tipit të dytë dhe të tretë. Lloji i parë përdoret kurnevojitet rritja e "qartësisë" së sinjalit në një frekuencë të caktuar.

Antenë e bërë vetë

Industria ofron një shumëllojshmëri të gjerë antenash. Një shumëllojshmëri çmimesh mund të ndryshojnë nga disa qindra në disa mijëra rubla. Ka antena për televizor, recepsion satelitor, telefoni. Por ju mund të bëni një antenë spirale me duart tuaja. Nuk është aq e vështirë. Antenat spirale Wi-Fi janë veçanërisht të njohura.

Ato janë veçanërisht të rëndësishme kur është e nevojshme të përforcohet sinjali nga ruteri në ndonjë shtëpi të madhe. Për ta bërë këtë, ju duhet një tel bakri me një seksion kryq prej 2-3 mm 2 dhe një gjatësi prej 120 cm. Është e nevojshme të bëni 6 kthesa me diametër 45 mm. Për ta bërë këtë, mund të përdorni një tub të madhësisë së duhur. Një dorezë lopatë përshtatet mirë (ka afërsisht të njëjtin diametër). Ne e mbështjellim telin dhe marrim një spirale me gjashtë kthesa. Ne përkulim skajin e mbetur në mënyrë të tillë që të kalojë saktësisht përmes boshtit të spirales, duke e "përsëritur" atë. Ne e shtrijmë pjesën e vidës në mënyrë që distanca midis kthesave të jetë brenda 28-30 mm. Më pas vazhdojmë me prodhimin e reflektorit.

Për këtë, do të funksionojë një copë alumini me përmasa 15 × 15 cm dhe trashësi 1,5 mm. Nga kjo bosh ne bëjmë një rreth me një diametër prej 120 mm, duke prerë skajet e panevojshme. Shponi një vrimë 2 mm në qendër të rrethit. Ne futim fundin e spirales në të dhe bashkojmë të dy pjesët me njëra-tjetrën. Antena është gati. Tani duhet të hiqni telin e rrezatimit nga moduli i antenës së ruterit. Dhe lidhni fundin e telit me tëfundi i antenës që del nga reflektori.

Karakteristikat e antenës 433 MHz

Së pari duhet thënë se valët e radios me frekuencë 433 MHz gjatë përhapjes së tyre thithen mirë nga toka dhe pengesat e ndryshme. Për ritransmetimin e tij përdoren transmetues me fuqi të ulët. Si rregull, pajisje të ndryshme sigurie përdorin këtë frekuencë. Përdoret posaçërisht në Rusi, në mënyrë që të mos ndërhyjë në ajër. Antena spirale 433 MHz kërkon një fitim më të lartë të prodhimit.

Një veçori tjetër e përdorimit të pajisjeve të tilla transmetuese është se valët e këtij diapazoni kanë aftësinë të shtojnë fazat e valëve direkte dhe të reflektuara nga sipërfaqja. Kjo ose mund të rrisë fuqinë e sinjalit ose ta dobësojë atë. Nga sa më sipër, mund të konkludojmë se zgjedhja e marrjes "më të mirë" varet nga konfigurimi individual i pozicionit të antenës.

Antenë shtëpiake 433 MHz

Është e lehtë të bësh një antenë spirale 433 MHz me duart tuaja. Ajo është shumë kompakte. Për ta bërë këtë, ju duhet një copë e vogël teli bakri, bronzi ose çeliku. Ju gjithashtu mund të përdorni vetëm tela. Diametri i telit duhet të jetë 1 mm. Ne mbështjellim 17 kthesa në një mandrel me diametër 5 mm. E shtrijmë spiralen në mënyrë që gjatësia e saj të jetë 30 mm. Me këto dimensione, ne testojmë antenën për marrjen e sinjalit. Duke ndryshuar distancën midis kthesave, duke shtrirë dhe ngjeshur spiralen, arrijmë një cilësi më të mirë të sinjalit. Por duhet të dini se një antenë e tillë është shumë e ndjeshme ndaj objekteve të ndryshme,u afrua me të.

Antenë marrëse UHF

Antenat spirale UHF janë të nevojshme për marrjen e një sinjali televiziv. Sipas dizajnit të tyre, ato përbëhen nga dy pjesë: një reflektor dhe një spirale.

Është më mirë të përdorni bakër për spiralen - ka më pak rezistencë dhe, për rrjedhojë, më pak humbje të sinjalit. Formulat për llogaritjen e tij:

- gjatësia totale e spirales L=30000/f, ku f- frekuenca e sinjalit (MHz);

- hapi spirale S=0,24 L;

- diametri i spirales D=0, 31/L;

- diametri i telit spirale d ≈ 0,01L;

- diametri i reflektorit 0,8 nS, ku n- numri i rrotullimeve;

- distanca nga ekrani H=0, 2 L.

Fitim:

K=10×lg(15(1/L)2nS/L)

Kupa e reflektorit është prej alumini.

Llojet e tjera të pajisjeve të transmetuesit

Antenat spirale konike dhe të sheshta janë më pak të zakonshme. Kjo për shkak të vështirësisë së prodhimit të tyre, megjithëse ato kanë karakteristikat më të mira për sa i përket transmetimit dhe marrjes së sinjalit. Rrezatimi i transmetuesve të tillë formohet jo nga të gjitha kthesat, por vetëm nga ato, gjatësia e të cilëve është afër gjatësisë së valës.

Në një antenë të sheshtë, vija spirale është bërë në formën e një linje me dy tela të përdredhur në një spirale. Në këtë rast, kthesat ngjitur eksitohen në fazë në modalitetin e valës udhëtuese. Kjo çon në faktin se një fushë rrezatimi me polarizim rrethor krijohet drejt boshtit të antenës, duke ju lejuar të krijoni një brez të gjerë frekuence. Ka antena të sheshta me të ashtuquajturën spiraleArkimedi. Kjo formë komplekse lejon një rritje të ndjeshme të frekuencës së transmetimit nga 0,8 në 21 GHz.

Krahasimi i antenave spirale dhe me drejtim të lartë

Dallimi kryesor midis një spirale dhe një antene të drejtuar është se ajo është më e vogël. Kjo e bën atë më të lehtë, gjë që lejon instalimin me më pak përpjekje fizike. Disavantazhi i tij është një gamë më e ngushtë e frekuencave të marrjes dhe transmetimit. Ai gjithashtu ka një model rrezatimi më të ngushtë, i cili kërkon një "kërkim" për pozicionin më të mirë në hapësirë për pritje të kënaqshme. Avantazhi i tij i padyshimtë është thjeshtësia e dizajnit. Një plus i madh është aftësia për të akorduar antenën duke ndryshuar lartësinë e spirales dhe gjatësinë totale të spirales.

Antenë e shkurtër

Për rezonancë më të mirë në antenë, është e nevojshme që gjatësia "e zgjatur" e pjesës spirale të jetë sa më afër vlerës së gjatësisë valore. Por nuk duhet të jetë më pak se ¼ gjatësi vale (λ). Kështu, λ mund të arrijë deri në 11 m. Kjo është e vërtetë për brezin HF. Në këtë rast, antena do të jetë shumë e gjatë, gjë që është e papranueshme. Një mënyrë për të rritur gjatësinë e përcjellësit është instalimi i një spirale zgjatuese në bazën e marrësit. Një tjetër mundësi është të futni shtegun e sintonizuesit në qark. Detyra e tij është të përputhë sinjalin dalës të transmetuesit të stacioneve radio me antenën në të gjitha frekuencat e funksionimit. Duke folur në gjuhë të thjeshtë, sintonizuesi vepron si një përforcues për sinjalin në hyrje nga marrësi. Kjo skemë përdoret në antenat e makinave, ku madhësia e elementit që merr valën e radios është shumë e rëndësishme.

Përfundim

Antenat spirale janë bërë shumë të njohura në shumë fusha të komunikimeve elektronike. Falë tyre kryhet komunikimi celular. Ato përdoren gjithashtu në televizion dhe madje edhe në komunikimet radiofonike në hapësirë të thellë. Një nga zhvillimet premtuese për të zvogëluar madhësinë e antenës ishte përdorimi i një reflektori kon, i cili bën të mundur rritjen e gjatësisë së gjatësisë së valës marrëse në krahasim me një reflektor konvencional. Sidoqoftë, ekziston edhe një pengesë, e shprehur në një ulje të spektrit të frekuencës së funksionimit. Gjithashtu një shembull interesant është antena spirale konike "me dy drejtime", e cila ju lejon të punoni në një spektër të gjerë frekuencash, për shkak të formimit të një diafragme drejtimi izotropike. Kjo është për shkak se linja e energjisë në formën e një kablloje me dy tela siguron një ndryshim të qetë në rezistencën.