Antene spiralate: tipuri și fotografii

2024 Autor: Leah Sherlock | [email protected]. Modificat ultima dată: 2023-12-17 05:47

Antena spirală aparține clasei de antene cu val de călătorie. Domeniul său principal de operare este decimetrul și centimetrul. Aparține clasei de antene de suprafață. Elementul său principal este o spirală conectată la o linie coaxială. Spirala creează un model de radiație sub forma a doi lobi emiși de-a lungul axei sale în direcții diferite.

Antenele spiralate sunt cilindrice, plate și conice. Dacă lățimea intervalului de operare necesară este de 50% sau mai puțin, atunci în antenă se folosește o spirală cilindrică. Helixul conic dubleaza domeniul de receptie fata de cel cilindric. Iar cele plate oferă deja un avantaj de douăzeci de ori. Cea mai populară pentru recepție în intervalul de frecvență VHF a fost o antenă radio cilindrică cu polarizare circulară și un câștig ridicat al semnalului de ieșire.

Dispozitiv cu antenă

Partea principală a antenei este un conductor spiralat. Aici, de regulă, se utilizează sârmă de cupru, alamă sau oțel. La el este conectat un alimentator. Este conceput pentru a transmite un semnal de la helix către rețea (receptor) și invers (emițător). Hrănitoarele sunt de tip deschis și închis. Alimentatoarele de tip deschis suntghiduri de undă neecranate. Un tip închis are un scut special împotriva interferențelor, ceea ce face ca câmpul electromagnetic să fie protejat de influențele externe. În funcție de frecvența semnalului, se determină următorul design al alimentatoarelor:

- până la 3 MHz: rețele cu fir ecranate și neecranate;

- 3 MHz la 3 GHz: fire coaxiale;

- 3GHz la 300GHz: ghiduri de undă metalice și dielectrice;

- peste 300 GHz: linii cvasi-optice.

Un alt element al antenei a fost reflectorul. Scopul său este de a focaliza semnalul pe helix. Este fabricat în principal din aluminiu. Baza pentru antenă este un cadru cu o constantă dielectrică scăzută, cum ar fi spuma sau plasticul.

Calculul dimensiunilor principale ale antenei

Calculul unei antene spiralate începe cu determinarea dimensiunilor principale ale helixului. Acestea sunt:

- numărul de ture n;

- unghi de rotire a;

- diametrul spiralei D;

- pasul spiralei S;

- diametrul reflectorului 2D.

Primul lucru de înțeles atunci când proiectați o antenă elicoidală este că este un rezonator (amplificator) al unei unde. Caracteristica sa a fost impedanța mare de intrare.

Tipul de unde excitate în el depinde de dimensiunile geometrice ale circuitului de amplificare. Rotirile învecinate ale spiralei au o influență foarte puternică asupra naturii radiației. Rapoarte optime:

D=λ/π, unde λ este lungimea de undă, π=3, 14

S=0, 25 λ

a=12˚

Pentru căλ este o valoare care variază și depinde de frecvență, apoi valorile medii ale acestui indicator calculate prin formulele sunt luate în calcule:

λ min=c/f max; λ max=c/f min, unde c=3×108 m/s. (viteza luminii) și f max, f min - parametrul maxim și minim al frecvenței semnalului.

λ cf=1/2(λ min+ λ max)

n=L/S, unde L este lungimea totală a antenei, determinată de formula:

L=(61˚/Ω)2 λ cf, unde Ω este directivitatea dependentă de polarizare a antenei (luat din cărțile de referință).

Clasificare după intervalul de operare

În funcție de intervalul de frecvență principal, transceiver-urile sunt:

1. Bandă îngustă. Lățimea fasciculului și impedanța de intrare sunt foarte dependente de frecvență. Acest lucru sugerează că antena poate funcționa fără reacordare numai într-un spectru îngust de lungimi de undă, aproximativ 10% din lățimea de bandă relativă.

2. Gamă largă. Astfel de antene pot funcționa pe un spectru larg de frecvență. Dar parametrii lor principali (SOI, modelul de radiație etc.) depind în continuare de modificarea lungimii de undă, dar nu la fel de mult ca cei de bandă îngustă.

3. Independent de frecvență. Se crede că aici parametrii principali nu se schimbă atunci când se schimbă frecvența. Aceste antene au o regiune activă. Are capacitatea de a se mișca de-a lungul antenei fără a-și modifica dimensiunile geometrice, în funcție de modificarea lungimii de undă.

Cele mai comune sunt antenele elicoidale de al doilea și al treilea tip. Primul tip este folosit cândeste necesară o „claritate” sporită a semnalului la o anumită frecvență.

Antenă autofabricată

Industria oferă o mare varietate de antene. O varietate de prețuri poate varia de la câteva sute la câteva mii de ruble. Există antene pentru televiziune, recepție satelit, telefonie. Dar puteți face o antenă spirală cu propriile mâini. Nu este atât de greu. Antenele elicoidale Wi-Fi sunt deosebit de populare.

Sunt relevante mai ales atunci când este necesar să se amplifice semnalul de la router într-o casă mare. Pentru a face acest lucru, aveți nevoie de un fir de cupru cu o secțiune transversală de 2-3 mm 2 și o lungime de 120 cm. Este necesar să faceți 6 spire cu un diametru de 45 mm. Pentru a face acest lucru, puteți folosi un tub de dimensiunea potrivită. Un mâner de lopată se potrivește bine (are cam același diametru). Înfășurăm firul și obținem o spirală cu șase spire. Îndoim capătul rămas în așa fel încât să treacă exact prin axa spiralei, „repetându-l”. Întindem piesa șurubului astfel încât distanța dintre spire să fie de 28-30 mm. Apoi trecem la fabricarea reflectorului.

Pentru aceasta, o bucată de aluminiu de 15 × 15 cm și 1,5 mm grosime va fi potrivită. Din acest semifabricat facem un cerc cu un diametru de 120 mm, tăind marginile inutile. Faceți o gaură de 2 mm în centrul cercului. Introducem capătul spiralei în ea și lipim ambele părți una pe ceal altă. Antena este gata. Acum trebuie să îndepărtați firul de radiație din modulul de antenă al routerului. Și lipiți capătul firului cucapătul antenei care iese din reflector.

Caracteristici antenei de 433 MHz

În primul rând, trebuie spus că undele radio cu o frecvență de 433 MHz în timpul propagării lor sunt bine absorbite de sol și de diverse obstacole. Pentru retransmiterea acestuia se folosesc transmițătoare de putere mică. De regulă, diverse dispozitive de securitate utilizează această frecvență. Este folosit special în Rusia, pentru a nu interfera în aer. Antena elicoidală de 433 MHz necesită un câștig de ieșire mai mare.

O altă caracteristică a utilizării unui astfel de echipament transceiver este că undele din acest interval au capacitatea de a adăuga fazele undelor directe și reflectate de la suprafață. Acest lucru poate crește puterea semnalului sau îl poate slăbi. Din cele de mai sus, putem concluziona că alegerea celei mai bune recepții depinde de setarea individuală a poziției antenei.

Antenă de casă de 433 MHz

Este ușor să faci o antenă elicoidală de 433 MHz cu propriile mâini. Ea este foarte compactă. Pentru a face acest lucru, aveți nevoie de o mică bucată de sârmă de cupru, alamă sau oțel. De asemenea, puteți folosi doar sârmă. Diametrul firului trebuie să fie de 1 mm. Înfășurăm 17 spire pe un dorn cu diametrul de 5 mm. Întindem spirala astfel încât lungimea sa să fie de 30 mm. Cu aceste dimensiuni, testăm antena pentru recepția semnalului. Prin modificarea distanței dintre viraj, prin întinderea și comprimarea helixului, obținem o calitate mai bună a semnalului. Dar trebuie să știți că o astfel de antenă este foarte sensibilă la diverse obiecte,adus aproape de ea.

antenă de recepție UHF

Antenele elicoidale UHF sunt necesare pentru recepționarea unui semnal de televiziune. Prin designul lor, ele constau din două părți: un reflector și o spirală.

Este mai bine să folosiți cuprul pentru helix - are mai puțină rezistență și, prin urmare, mai puțină pierdere de semnal. Formule pentru calculul acestuia:

- lungimea totală a spiralei L=30000/f, unde f- frecvența semnalului (MHz);

- pas de helix S=0,24 L;

- diametrul bobinei D=0, 31/L;

- diametrul firului spiralat d ≈ 0,01 L;

- diametrul reflectorului 0,8 nS, unde n- număr de spire;

- distanța până la ecran H=0, 2 L.

Câștig:

K=10×lg(15(1/L)2nS/L)

Căpa reflector este din aluminiu.

Alte tipuri de echipamente transceiver

Antenele conice și elicoidale plate sunt mai puțin frecvente. Acest lucru se datorează dificultății fabricării lor, deși au cele mai bune caracteristici în ceea ce privește transmisia și recepția semnalului. Radiația unor astfel de emițătoare este formată nu de toate spirele, ci doar de cele a căror lungime este apropiată de lungimea de undă.

Într-o antenă plată, linia elicoidală este realizată sub forma unei linii cu două fire răsucite într-o spirală. În acest caz, turele adiacente sunt excitate în fază în modul unde de călătorie. Acest lucru duce la faptul că un câmp de radiații cu polarizare circulară este creat spre axa antenei, permițându-vă să creați o bandă largă de frecvență. Există antene plate cu așa-numita spiralăArhimede. Această formă complexă permite o creștere semnificativă a intervalului de frecvență de transmisie de la 0,8 la 21 GHz.

Comparație între antene elicoidale și foarte direcționale

Principala diferență dintre o antenă helix și o antenă direcțională este că este mai mică. Acest lucru îl face mai ușor, ceea ce permite instalarea cu mai puțin efort fizic. Dezavantajul său este o gamă mai restrânsă de frecvențe de recepție și transmisie. De asemenea, are un model de radiație mai îngust, ceea ce necesită o „căutare” a celei mai bune poziții în spațiu pentru o recepție satisfăcătoare. Avantajul său neîndoielnic este simplitatea designului. Un mare plus este capacitatea de a regla antena prin modificarea pasului bobinei și a lungimii totale a spiralei.

Scurt Antena

Pentru o rezonanță mai bună în antenă, este necesar ca lungimea „alungită” a părții elicoidale să fie cât mai apropiată de valoarea lungimii de undă. Dar nu ar trebui să fie mai mică de ¼ lungime de undă (λ). Astfel, λ poate ajunge până la 11 m. Acest lucru este valabil pentru banda HF. În acest caz, antena va fi prea lungă, ceea ce este inacceptabil. O modalitate de a mări lungimea conductorului este instalarea unei bobine de prelungire la baza receptorului. O altă opțiune este să introduceți calea tunerului în circuit. Sarcina sa este de a potrivi semnalul de ieșire al emițătorului posturilor de radio cu antena la toate frecvențele de operare. Vorbind într-un limbaj simplu, tunerul acționează ca un amplificator pentru semnalul de intrare de la receptor. Această schemă este folosită în antenele auto, unde dimensiunea elementului care primește unda radio este foarte importantă.

Concluzie

Antenele spiralate au devenit foarte populare în multe domenii ale comunicațiilor electronice. Datorită acestora, se realizează comunicarea celulară. Ele sunt, de asemenea, utilizate în televiziune și chiar în comunicațiile radio în spațiul profund. Una dintre evoluțiile promițătoare de reducere a dimensiunii antenei a fost utilizarea unui reflector conic, care face posibilă creșterea lungimii de undă de recepție în comparație cu un reflector convențional. Există însă și un dezavantaj, exprimat într-o scădere a spectrului frecvenței de funcționare. De asemenea, un exemplu interesant este antena elicoidală conică „în două sensuri”, care vă permite să lucrați într-un spectru larg de frecvență, datorită formării unei diafragme direcționale izotrope. Acest lucru se datorează faptului că linia de alimentare sub forma unui cablu cu două fire asigură o schimbare lină a impedanței.