Спиральды антенналар: түрлері мен фотосуреттері

2024 Автор: Leah Sherlock | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2023-12-17 05:41

Спиральды антенна жылжымалы толқынды антенналар класына жатады. Оның негізгі жұмыс диапазоны - дециметр және сантиметр. Ол жер үсті антенналар класына жатады. Оның негізгі элементі коаксиалды сызыққа қосылған спираль болып табылады. Спираль өз осінің бойымен әртүрлі бағытта шығарылатын екі лоб түріндегі сәулелену үлгісін жасайды.

Спиральды антенналар цилиндрлік, жалпақ және конустық. Қажетті жұмыс диапазонының ені 50% немесе одан аз болса, антеннада цилиндрлік спираль қолданылады. Конустық спираль цилиндрлікпен салыстырғанда қабылдау ауқымын екі есе арттырады. Ал жалпақтары қазірдің өзінде жиырма есе артықшылық береді. VHF жиілік диапазонында қабылдау үшін ең танымалы дөңгелек поляризациясы және шығыс сигналының жоғары күшеюі бар цилиндрлік радиоантенна болды.

Антенна құрылғысы

Антеннаның негізгі бөлігі орамды өткізгіш болып табылады. Мұнда, әдетте, мыс, жез немесе болат сым қолданылады. Оған фидер қосылған. Ол сигналды спиральдан желіге (қабылдағышқа) және керісінше (таратқышқа) жіберуге арналған. Қоректендіргіштер ашық және жабық типті болады. Ашық типті фидерлерэкрандалмаған толқын өткізгіштер. Жабық типте электромагниттік өрісті сыртқы әсерлерден қорғайтын кедергілерге қарсы арнайы қалқан бар. Сигнал жиілігіне байланысты фидерлердің келесі дизайны анықталады:

- 3 МГц-ке дейін: экрандалған және экрандалмаған сымды желілер;

- 3 МГц - 3 ГГц: коаксиалды сымдар;

- 3 ГГц - 300 ГГц: металл және диэлектрлік толқын өткізгіштер;

- 300 ГГц жоғары: квазиоптикалық желілер.

Антеннаның тағы бір элементі рефлектор болды. Оның мақсаты - сигналды спиральға бағыттау. Ол негізінен алюминийден жасалған. Антеннаның негізі көбік немесе пластик сияқты диэлектрлік тұрақтылығы төмен жақтау болып табылады.

Антеннаның негізгі өлшемдерін есептеу

Спиральды антеннаны есептеу спиральдың негізгі өлшемдерін анықтаудан басталады. Олар:

- айналымдар саны n;

- бұрылу бұрышы a;

- спираль диаметрі D;

- S спираль қадамы;

- рефлектордың диаметрі 2D.

Спиральді антеннаны жобалау кезінде түсіну керек бірінші нәрсе - бұл толқынның резонаторы (күшейткіші). Оның ерекшелігі кіріс кедергісі жоғары болды.

Онда қозғалатын толқындардың түрі күшейту тізбегінің геометриялық өлшемдеріне байланысты. Спиральдың көршілес бұрылыстары радиацияның табиғатына өте күшті әсер етеді. Оңтайлы арақатынастар:

D=λ/π, мұндағы λ – толқын ұзындығы, π=3, 14

S=0, 25 λ

a=12˚

Себебіλ - өзгеретін және жиілікке байланысты мән, содан кейін формулалар бойынша есептелген осы көрсеткіштің орташа мәндері есептеулерде алынады:

λ мин=c/f макс; λ макс=c/f мин, мұнда c=3×108 м/сек. (жарық жылдамдығы) және f max, f min - сигнал жиілігінің максималды және минималды параметрі.

λ cf=1/2(λ мин+ λ макс)

n=L/S, мұндағы L – антеннаның жалпы ұзындығы, мына формуламен анықталады:

L=(61˚/Ω)2 λ cf, мұндағы Ω – антеннаның поляризацияға тәуелді бағыты (анықтамалық кітаптардан алынған).

Жұмыс ауқымы бойынша жіктеу

Негізгі жиілік диапазонына сәйкес трансиверлер:

1. Тар жолақты. Арқалық ені мен кіріс кедергісі жоғары жиілікке тәуелді. Бұл антеннаның салыстырмалы өткізу қабілеттілігінің шамамен 10% толқын ұзындығының тар спектрінде ғана қайта баптаусыз жұмыс істей алатынын көрсетеді.

2. Кең ауқым. Мұндай антенналар кең жиілік спектрінде жұмыс істей алады. Бірақ олардың негізгі параметрлері (SOI, сәулелену үлгісі және т.б.) әлі де толқын ұзындығының өзгеруіне байланысты, бірақ тар жолақты емес.

3. Жиілік тәуелсіз. Мұнда жиілік өзгерген кезде негізгі параметрлер өзгермейді деп есептеледі. Бұл антенналардың белсенді аймағы бар. Оның толқын ұзындығының өзгеруіне байланысты геометриялық өлшемдерін өзгертпестен антенна бойымен қозғалу мүмкіндігі бар.

Ең көп тарағаны – екінші және үшінші типтегі бұрандалы антенналар. Бірінші түрі қашан қолданыладыБелгілі бір жиіліктегі сигналдың жоғарырақ «айқындығы» қажет.

Өздігінен жасалған антенна

Өнеркәсіп антенналардың кең таңдауын ұсынады. Әртүрлі бағалар бірнеше жүзден бірнеше мың рубльге дейін өзгеруі мүмкін. Теледидар, спутниктік қабылдау, телефония үшін антенналар бар. Бірақ сіз өзіңіздің қолыңызбен спиральды антенна жасай аласыз. Бұл соншалықты қиын емес. Айналмалы Wi-Fi антенналары әсіресе танымал.

Олар әсіресе кейбір үлкен үйдегі маршрутизатордан сигналды күшейту қажет болғанда маңызды. Ол үшін 2-3 мм қимасы 2 және ұзындығы 120 см болатын мыс сым қажет. Диаметрі 45 мм болатын 6 айналым жасау керек. Мұны істеу үшін сіз тиісті өлшемдегі түтікті пайдалана аласыз. Күрек сабы жақсы сәйкес келеді (оның диаметрі шамамен бірдей). Біз сымды орап, алты бұрылыспен спираль аламыз. Біз қалған ұшын спираль осінен дәл өтетіндей етіп, оны «қайталаймыз». Біз бұрандалы бөлікті бұрылыстар арасындағы қашықтық 28-30 мм шегінде болатындай етіп созамыз. Содан кейін рефлекторды жасауға кірісеміз.

Ол үшін өлшемі 15 × 15 см және қалыңдығы 1,5 мм алюминий бөлігі қажет. Бұл дайындамадан біз диаметрі 120 мм шеңбер жасаймыз, қажет емес жиектерді кесеміз. Шеңбердің ортасында 2 мм тесік бұрғылаңыз. Біз оған спиральдың ұшын салып, екі бөлікті бір-біріне дәнекерлейміз. Антенна дайын. Енді маршрутизатордың антенналық модулінен радиациялық сымды алып тастау керек. Және сымның ұшын дәнекерлеңізрефлектордан шығатын антеннаның ұшы.

433 МГц антенна мүмкіндіктері

Біріншіден, таралу кезінде жиілігі 433 МГц радиотолқындар жер мен түрлі кедергілермен жақсы жұтылатынын айту керек. Оны қайта жіберу үшін төмен қуатты таратқыштар қолданылады. Әдетте бұл жиілікті әртүрлі қауіпсіздік құрылғылары пайдаланады. Ол Ресейде эфирге кедергі жасамау үшін арнайы қолданылады. 433 МГц бұрандалы антенна жоғары шығыс күшейтуін қажет етеді.

Мұндай қабылдағыш жабдығын пайдаланудың тағы бір ерекшелігі - бұл диапазондағы толқындар бетінен тікелей және шағылысқан толқындардың фазаларын қосу мүмкіндігіне ие. Бұл сигнал күшін арттыруы немесе әлсіретуі мүмкін. Жоғарыда айтылғандардан «ең жақсы» қабылдауды таңдау антеннаның жеке баптауына байланысты деген қорытынды жасауға болады.

Үйде жасалған 433 МГц антенна

433 МГц бұрандалы антеннаны өз қолыңызбен жасау оңай. Ол өте жинақы. Мұны істеу үшін сізге мыс, жез немесе болат сымның кішкене бөлігі қажет. Сіз сондай-ақ жай сымды пайдалана аласыз. Сымның диаметрі 1 мм болуы керек. Біз диаметрі 5 мм болатын оправкаға 17 айналымды орап аламыз. Біз спиральды ұзындығы 30 мм болатындай етіп созамыз. Осы өлшемдермен біз антеннаны сигнал қабылдау үшін тексереміз. Бұрылыстар арасындағы қашықтықты өзгерту, спиральді созу және қысу арқылы біз сигналдың жақсы сапасына қол жеткіземіз. Бірақ сіз мұндай антеннаның әртүрлі заттарға өте сезімтал екенін білуіңіз керек,оған жақындатты.

UHF қабылдағыш антенна

UHF бұрандалы антенналар теледидар сигналын қабылдау үшін қажет. Дизайн бойынша олар екі бөліктен тұрады: шағылыстырғыш және спираль.

Спираль үшін мысты қолданған дұрыс - оның кедергісі аз, демек сигнал жоғалуы аз. Оны есептеу формулалары:

- спиральдың жалпы ұзындығы L=30000/f, мұндағы f- сигнал жиілігі (МГц);

- бұрандалы қадам S=0,24 л;

- катушка диаметрі D=0, 31/L;

- спираль сымының диаметрі d ≈ 0,01L;

- шағылыстырғыш диаметрі 0,8 нС, мұндағы n- айналымдар саны;

- экранға дейінгі қашықтық H=0, 2 л.

Ұтыс:

K=10×lg(15(1/L)2nS/L)

Шағылдырғыш шыныаяқ алюминийден жасалған.

Трансивер жабдығының басқа түрлері

Конустық және жалпақ бұрандалы антенналар сирек кездеседі. Бұл сигналды беру және қабылдау бойынша ең жақсы сипаттамаларға ие болса да, оларды өндірудің қиындығына байланысты. Мұндай таратқыштардың сәулеленуі барлық бұрылыстармен емес, ұзындығы толқын ұзындығына жақын болатындармен ғана қалыптасады.

Тегіс антеннада бұрандалы сызық спиральға бұралған екі сымды сызық түрінде жасалады. Бұл жағдайда іргелес бұрылыстар қозғалатын толқын режимінде фазада қозғалады. Бұл кең жиілік диапазонын жасауға мүмкіндік беретін антенна осіне қарай дөңгелек поляризациясы бар радиациялық өрістің пайда болуына әкеледі. Спираль деп аталатын жалпақ антенналар барАрхимед. Бұл күрделі пішін беру жиілігі диапазонын 0,8-ден 21 ГГц-ке дейін айтарлықтай арттыруға мүмкіндік береді.

Спиральды және жоғары бағытталған антенналарды салыстыру

Спираль мен бағытталған антеннаның негізгі айырмашылығы оның кішірек болуы. Бұл оны жеңілірек етеді, бұл аз физикалық күшпен орнатуға мүмкіндік береді. Оның кемшілігі – қабылдау және жіберу жиіліктерінің тар диапазоны. Ол сондай-ақ қанағаттанарлық қабылдау үшін кеңістіктегі ең жақсы позицияны «іздеу» қажет ететін тар сәулелену үлгісіне ие. Оның сөзсіз артықшылығы - дизайнның қарапайымдылығы. Үлкен плюс - катушка қадамын және спиральдың жалпы ұзындығын өзгерту арқылы антеннаны реттеу мүмкіндігі.

Қысқа антенна

Антеннада жақсы резонанс болуы үшін бұрандалы бөліктің «ұзартылған» ұзындығы толқын ұзындығының мәніне мүмкіндігінше жақын болуы қажет. Бірақ ол ¼ толқын ұзындығынан (λ) кем болмауы керек. Осылайша, λ 11 м-ге дейін жетуі мүмкін. Бұл HF диапазонына қатысты. Бұл жағдайда антенна тым ұзын болады, бұл қабылданбайды. Өткізгіштің ұзындығын арттырудың бір жолы - қабылдағыштың негізіне ұзартқыш орамды орнату. Тағы бір нұсқа - тюнер жолын тізбекке беру. Оның міндеті радиостанциялар таратқышының шығыс сигналын барлық жұмыс жиіліктеріндегі антеннамен сәйкестендіру болып табылады. Қарапайым тілде айтатын болсақ, тюнер қабылдағыштан түсетін сигнал үшін күшейткіш ретінде әрекет етеді. Бұл схема автомобиль антенналарында қолданылады, мұнда радиотолқынды қабылдайтын элементтің өлшемі өте маңызды.

Қорытынды

Спиральды антенналар электрондық байланыстың көптеген салаларында өте танымал болды. Олардың арқасында ұялы байланыс жүзеге асырылады. Олар сондай-ақ теледидарда, тіпті терең ғарыштық радиобайланыста да қолданылады. Антеннаның өлшемін азайтудың перспективалы әзірлемелерінің бірі конусты шағылыстырғышты пайдалану болды, бұл әдеттегі рефлектормен салыстырғанда қабылдау толқын ұзындығының ұзындығын арттыруға мүмкіндік береді. Дегенмен, жұмыс жиілігінің спектрінің төмендеуімен көрінетін кемшіліктер де бар. Сондай-ақ қызықты мысал - изотропты бағытталған диафрагманың қалыптасуына байланысты кең жиілік спектрінде жұмыс істеуге мүмкіндік беретін «екі жақты» конустық бұрандалы антенна. Себебі екі сымды кабель түріндегі электр желісі кедергінің біркелкі өзгеруін қамтамасыз етеді.