Antene spirale: vederi și fotografii

Antena elicoidală aparține clasei de antene cu undă de călătorie. Gama sa principală de lucru este decimetru și centimetru. Acesta aparține clasei de antene de suprafață. Elementul său principal este o spiră conectată la o linie coaxială. Spirala creează un model de direcție sub forma a două lobi radiate de-a lungul axei sale în direcții diferite. Antenele spiralate sunt cilindrice, plate și conice. Dacă lățimea de lucru necesară este de 50% sau mai mică, atunci antena utilizează o spirală cilindrică. Spirala conică mărește intervalul de recepție cu un factor de 2 în comparație cu spirala cilindrică. Dar cele plate oferă deja douăzeci de ori avantaj. Cel mai popular pentru recepționarea în domeniul de frecvență al VHF a fost o antenă cilindrică cu polarizare circulară și un câștig mare al semnalului de ieșire.

Dispozitiv antenă

Partea principală a antenei este un conductor convoluționat. Aici, de regulă, se utilizează sârmă de cupru, alamă sau oțel. Un alimentator este conectat la el. Acesta este proiectat pentru a transmite semnalul din spirală la rețea (receptor) și în ordine inversă (transmițător). Alimentatoarele sunt deschise și închise. Suporturile tip open sunt ghiduri 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 definește următorul model de alimentare:

- până la 3 MHz: rețele de cabluri ecranate și neecranate;

- de la 3 MHz la 3 GHz: cabluri coaxiale;

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

- peste 300 GHz: linii cvasi-optice.

Un alt element al antenei a fost un reflector. Scopul său este să se concentreze semnalul pe o spirală. Este realizat în principal din aluminiu. Baza antenei este un cadru cu o constantă dielectrică mică, de exemplu spumă de plastic sau plastic.

Calcularea dimensiunilor de bază ale antenei

Calculul antenei elicoidale începe cu determinarea dimensiunilor principale ale spiralei. Acestea sunt:

- numărul de rotații n;

- unghiul de revoluție a;

- diametrul helixului D;

- pas în spirală de S;

- diametrul reflectorului 2D.

Primul lucru pe care trebuie să-l înțelegeți atunci când proiectați o antenă spirală este că este un rezonator (amplificator) al undelor. Caracteristica sa a fost rezistența mare la intrare. Tipul de valuri excitate în el depinde de dimensiunile geometrice ale buclei de câștig. Turnurile vecine ale spiralei exercită o influență foarte puternică asupra naturii radiației. Rapoarte optimale:

D = lambda- / pi-, unde lambda este lungimea de undă, pi = 3,14

S = 0,25 λ

a = 12˚

pentru că lambda este o cantitate care variază și depinde de frecvență, apoi în calcule se calculează valorile medii ale acestui indice, calculate prin formulele:

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

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

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

L = (61 ° / Omega-)² lambda-cp, unde Omega - este factorul de directivitate al antenei, în funcție de polarizare (luată din cărțile de referință).

Clasificare în funcție de intervalul de funcționare

În funcție de gama de frecvențe de bază, transmițătorii pot fi:

1. Bandă îngustă. Lățimea modelului de radiație și rezistența la intrare depind puternic de frecvență. Acest lucru sugerează că antena poate funcționa fără reglare doar într-un spectru de lungime de undă îngustă, aproximativ 10% din banda de frecvență relativă.

2. Bandă largă. Astfel de antene pot funcționa într-un spectru larg de frecvențe. Dar parametrii lor de bază (CPR, modelul de direcționare etc.) depind încă de schimbarea lungimii de undă, dar nu la fel de mult ca pe cele cu bandă îngustă.

3. Frecvență independentă. Se crede că aici parametrii principali nu se schimbă atunci când frecvența se schimbă. În astfel de antene există o regiune activă. Are capacitatea de a se deplasa de-a lungul antenei, fără a schimba dimensiunile sale geometrice, în funcție de schimbarea lungimii de undă.

Cel mai adesea există antene spirală de tip al doilea și al treilea. Primul tip este utilizat atunci când este necesară o "claritate" sporită a semnalului la o anumită frecvență.

Antena realizată automat

Industria oferă o gamă largă de antene. Varietatea prețurilor poate varia de la câteva sute la mai multe mii de ruble. Există antene pentru televiziune, recepție prin satelit, telefonie. Dar puteți face o antenă spirală și cu mâinile tale. Nu e așa de greu. Antenele spiralate pentru Wi-Fi sunt deosebit de populare. Acestea sunt relevante în special atunci când este necesar să amplificați semnalul de la router într-o casă mare. Pentru a face acest lucru, aveți nevoie de un fir de cupru, o secțiune de 2-3 mm² și o lungime de 120 cm Este necesar să se facă 6 ture cu un diametru de 45 mm. Pentru a face acest lucru, puteți utiliza un tub de dimensiune corespunzătoare. O lopată vine dintr-o lopată (are aproximativ același diametru). Vindem firul și obținem o spirală cu șase rotații. Capătul rămas este îndoit în așa fel încât să treacă exact prin axa spirală, "repetându-l". Împingeți piesa cu șurub astfel încât distanța dintre rotiri să fie de 28-30 mm. Apoi continuați să fabricați reflectorul. Pentru aceasta, o bucată de aluminiu de 15 × 15 cm și o grosime de 1,5 mm este potrivită. Din această martor facem un cerc cu diametrul de 120 mm, tăind marginile inutile. În centrul cercului, trageți o gaură de 2 mm. Introducem capătul spirală în ea și lipim ambele părți una de cealaltă. Antena este gata. Acum este necesar să scoateți firul de radiație de la modulul antenei routerului. Iar capătul firului trebuie să fie sudat cu capătul antenei care iese din reflector.

Caracteristicile antenei la 433 MHz

Mai întâi de toate, trebuie să spun că undele radio cu o frecvență de 433 MHz sunt bine absorbite de pământ și diverse obstacole în timpul propagării. Pentru retransmisia sa, se folosesc emițătoare cu putere redusă. În mod obișnuit, această frecvență este utilizată de diferite dispozitive de securitate. Este folosit în mod specific în Rusia, cu scopul de a nu interfera cu aerul. O antenă elicoidală la 433 MHz necesită un semnal de ieșire mai mare. O altă caracteristică a utilizării unui astfel de echipament de transmițător este faptul că undele din această gamă au capacitatea de a îndoi fazele undelor directe și reflectate de pe suprafață. Acest lucru poate duce fie la amplificarea semnalului, fie la slăbirea acestuia. Din cele de mai sus, se poate concluziona că alegerea celei mai bune recepții depinde de reglarea individuală a poziției antenei.

O antenă de 433 MHz de casă

Antena spirală la 433 MHz cu propriile mâini este ușor de făcut. Este foarte compact. Pentru a face acest lucru, aveți nevoie de o bucată mică de cupru, alamă sau sârmă de oțel. Puteți aplica și pur și simplu. Diametrul firului trebuie să fie de 1 mm. Vom veni cu 17 pe un dorn cu un diametru de 5 mm. Împingeți spirala astfel încât lungimea sa să fie de 30 mm. La aceste mărimi, testați antena pentru recepția semnalului. Schimbând distanța dintre ture, prin întinderea și comprimarea spirală, obținem o calitate mai bună a semnalului. Dar trebuie să știm că o astfel de antenă este foarte sensibilă la diverse obiecte aduse la ea aproape.

Antena de recepție DMV

Antenele spiralate sunt necesare pentru recepționarea unui semnal de televiziune. Prin designul lor ele constau din două părți: un reflector și o spirală. Pentru o spirală este mai bine să folosiți cupru - are o rezistență mai mică și, prin urmare, o pierdere mai mică a semnalului. Formule pentru calculul acesteia:

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

- treapta helixului S = 0,24 L;

- diametrul rândului D = 0,31 / L;

- diametrul sârmei spirală d asymp- 0,01L;

- diametrul reflectorului este de 0,8 nS, unde n este numărul de rotații;

- distanța față de ecran H = 0,2 L.

Factor de câștig:

K = 10 x log (15 (1 / L) 2nS / L)

Capacul reflectorului este din aluminiu.

Alte tipuri de echipamente de transmisie

Antenele spirale conice și plate sunt mai puțin frecvente. Acest lucru se datorează dificultății de fabricare a acestora, deși au caracteristici mai bune în domeniul transmiterii și recepției semnalului. Radiația unor astfel de transmițătoare nu este formată de toate rotirile, ci numai de cei a căror lungime este apropiată de lungimea de undă. Într-o antena plată, linia elicoidală este realizată sub forma unei linii cu două fire înfășurate într-o spirală. În acest caz, turele adiacente sunt excitate în fază în regimul undei de călătorie. Aceasta conduce la crearea unui câmp de radiație cu polarizare circulară către axa antenei, care să permită crearea unei benzi de frecvențe mari. Există antene plate cu așa-numita spirală Archimedes. Această formă complexă permite creșterea semnificativă a intervalului de frecvență al transmisiei de la 0,8 la 21 GHz.

Comparație între antenele cu spirală și cu bandă îngustă

Principala diferență dintre o antena spirală și o antenă direcțională este aceea că este mai mică în dimensiune. Acest lucru face mai ușor, ceea ce permite montarea cu efort fizic mai mic. Dezavantajul său este o gamă mai restrânsă de frecvențe de recepție și de transmisie. De asemenea, are un model de direcție mai restrâns, care necesită "căutarea" unei poziții mai bune în spațiu pentru o recepție satisfăcătoare. Fără îndoială, avantajul său este simplitatea designului. Un mare plus este abilitatea de a regla antena schimbând pasul turnului și lungimea totală a spirală.

Antena scurtă

Pentru o mai bună rezonanță a antenei, este necesar ca lungimea "alungită" a spiralei să fie cât mai aproape posibil de valoarea lungimii de undă. Dar nu ar trebui să fie mai puțin frac14- lungimi de undă (lambda-). În acest fel, lambda - poate ajunge până la 11 m. Acest lucru este relevant pentru gama HF. În acest caz, antena va fi prea lungă, ceea ce este inacceptabil. O modalitate de a mări lungimea conductorului este de a instala o bobină de extensie în partea inferioară a receptorului. O altă opțiune este alimentarea circuitului tunerului cu circuitul. Sarcina sa este de a se potrivi cu semnalul de ieșire al transmițătorului radio, cu antena la toate frecvențele de funcționare. Pentru a le pune în limbaj clar, tunerul acționează ca un amplificator al semnalului de intrare de la receptor. Această schemă este utilizată în antenele auto, unde dimensiunea elementului care primește undele radio este foarte importantă.

concluzie

Antenele spiralate au câștigat o mare popularitate în multe domenii ale comunicațiilor electronice radio. Datorită acestora, comunicarea celulară se realizează. Ele sunt, de asemenea, utilizate în televiziune și chiar în comunicații radio de spațiu îndepărtat. Una dintre evoluțiile promițătoare de reducere a dimensiunii antenei a fost utilizarea unui reflector conic, care permite creșterea lungimii undei de recepție, în comparație cu un reflector convențional. Cu toate acestea, există și un dezavantaj, exprimat printr-o scădere a frecvenței frecvenței de operare. De asemenea, este un exemplu interesant al unei antene „dublu-threaded“ spirală conic, puteți lucra într-o gamă largă de frecvențe, datorită formării unei orientare izotropă a diafragmei. Acest lucru se datorează faptului că linia electrică sub forma unui cablu cu două fire asigură o schimbare netedă a impedanței de undă.