Spiraalantennas: tipes en foto's

2024 Outeur: Leah Sherlock | [email protected]. Laas verander: 2023-12-17 05:25

Spiraal-antenna behoort aan die klas van bewegende golf-antennas. Die belangrikste werkreeks is desimeter en sentimeter. Dit behoort tot die klas oppervlakantennas. Die hoofelement daarvan is 'n spiraal wat aan 'n koaksiale lyn gekoppel is. Die spiraal skep 'n stralingspatroon in die vorm van twee lobbe wat langs sy as in verskillende rigtings uitgestraal word.

Spiraalantennas is silindries, plat en konies. As die vereiste werkreekswydte 50% of minder is, word 'n silindriese heliks in die antenna gebruik. Die koniese heliks verdubbel die ontvangsreeks in vergelyking met die silindriese een. En plats gee reeds 'n twintigvoudige voordeel. Die gewildste vir ontvangs in die VHF-frekwensiereeks was 'n silindriese radioantenna met sirkelpolarisasie en 'n hoë uitsetseinversterking.

Antenna-toestel

Die hoofdeel van die antenna is 'n opgerolde geleier. Hier word as 'n reël koper-, koper- of staaldraad gebruik. 'n Voeder is daaraan gekoppel. Dit is ontwerp om 'n sein vanaf die heliks na die netwerk (ontvanger) en omgekeerd (sender) te stuur. Voers is van oop en geslote tipe. Oop tipe voerders isongeskermde golfleiers. 'n Geslote tipe het 'n spesiale skild teen interferensie, wat die elektromagnetiese veld beskerm teen eksterne invloede. Afhangende van die frekwensie van die sein, word die volgende ontwerp van toevoerders bepaal:

- tot 3 MHz: afgeskermde en onbeskermde bedrade netwerke;

- 3 MHz tot 3 GHz: koaksiale drade;

- 3GHz tot 300GHz: metaal- en diëlektriese golfleiers;

- meer as 300 GHz: kwasi-optiese lyne.

Nog 'n element van die antenna was die weerkaatser. Die doel daarvan is om die sein op die heliks te fokus. Dit word hoofsaaklik van aluminium gemaak. Die basis vir die antenna is 'n raam met 'n lae diëlektriese konstante, soos skuim of plastiek.

Berekening van die hoofafmetings van die antenna

Berekening van 'n spiraalantenna begin met die bepaling van die hoofafmetings van die heliks. Hulle is:

- aantal draaie n;

- draaihoek a;

- spiraaldeursnee D;

- toonhoogte van die spiraal S;

- reflektor deursnee 2D.

Die eerste ding om te verstaan wanneer 'n heliese antenna ontwerp word, is dat dit 'n resonator (versterker) van 'n golf is. Sy kenmerk was die hoë insetimpedansie.

Die tipe golwe wat daarin opgewek word, hang af van die geometriese afmetings van die versterkerkring. Naburige draaie van die spiraal het 'n baie sterk invloed op die aard van die bestraling. Optimale verhoudings:

D=λ/π, waar λ die golflengte is, π=3, 14

S=0, 25 λ

a=12˚

Omdatλ is 'n waarde wat wissel en afhang van frekwensie, dan word die gemiddelde waardes van hierdie aanwyser, bereken deur die formules, in die berekeninge geneem:

λ min=c/f maks; λ maks=c/f min, waar c=3×108 m/sek. (spoed van lig) en f maks, f min - die maksimum en minimum parameter van die seinfrekwensie.

λ cf=1/2(λ min+ λ maks)

n=L/S, waar L die totale lengte van die antenna is, bepaal deur die formule:

L=(61˚/Ω)2 λ cf, waar Ω die polarisasie-afhanklike rigting van die antenna is (uit naslaanboeke geneem).

Klassifikasie volgens bedryfsreeks

Volgens die hooffrekwensiereeks is die sender-ontvangers:

1. Smalband. Straalwydte en insetimpedansie is hoogs frekwensieafhanklik. Dit dui daarop dat die antenna slegs in 'n smal golflengtespektrum kan werk sonder om te herverstel, ongeveer 10% van die relatiewe bandwydte.

2. Wye verskeidenheid. Sulke antennas kan oor 'n wye frekwensiespektrum werk. Maar hul hoofparameters (SOI, stralingspatroon, ens.) hang steeds af van die verandering in golflengte, maar nie soveel as smalbands nie.

3. Frekwensie onafhanklik. Daar word geglo dat hier die hoofparameters nie verander wanneer die frekwensie verander nie. Hierdie antennas het 'n aktiewe gebied. Dit het die vermoë om langs die antenna te beweeg sonder om sy geometriese afmetings te verander, afhangende van die verandering in golflengte.

Die algemeenste is heliese antennas van die tweede en derde tipe. Die eerste tipe word gebruik wanneerverhoogde "helderheid" van die sein by 'n sekere frekwensie is nodig.

Selfgemaakte antenna

Die bedryf bied 'n wye verskeidenheid antennas. 'N Verskeidenheid pryse kan wissel van 'n paar honderd tot 'n paar duisend roebels. Daar is antennas vir televisie, satellietontvangs, telefonie. Maar jy kan 'n spiraalantenna met jou eie hande maak. Dit is nie so moeilik nie. Heliese Wi-Fi-antennas is veral gewild.

Hulle is veral relevant wanneer dit nodig is om die sein van die roeteerder in een of ander groot huis te versterk. Om dit te doen, benodig jy 'n koperdraad met 'n deursnit van 2-3 mm 2 en 'n lengte van 120 cm Dit is nodig om 6 draaie met 'n deursnee van 45 mm te maak. Om dit te doen, kan jy 'n buis van die toepaslike grootte gebruik.’n Skoffelhandvatsel pas goed (dit het omtrent dieselfde deursnee). Ons wikkel die draad en kry 'n spiraal met ses draaie. Ons buig die oorblywende punt op so 'n manier dat dit presies deur die as van die spiraal gaan, en dit "herhaal". Ons strek die skroefdeel sodat die afstand tussen die draaie binne 28-30 mm is. Dan gaan ons voort met die vervaardiging van die weerkaatser.

Hiervoor sal 'n stuk aluminium 15 × 15 cm groot en 1,5 mm dik wees. Van hierdie spasie maak ons 'n sirkel met 'n deursnee van 120 mm en sny onnodige rande af. Boor 'n 2 mm-gat in die middel van die sirkel. Ons plaas die einde van die spiraal daarin en soldeer albei dele aan mekaar. Die antenna is gereed. Nou moet jy die stralingsdraad van die antennamodule van die router verwyder. En soldeer die einde van die draad meeeinde van die antenna wat uit die weerkaatser kom.

433 MHz-antennakenmerke

Eerstens moet gesê word dat radiogolwe met 'n frekwensie van 433 MHz tydens hul voortplanting goed deur die grond en verskeie hindernisse geabsorbeer word. Vir die heruitsending daarvan word laekragsenders gebruik. As 'n reël gebruik verskeie sekuriteitstoestelle hierdie frekwensie. Dit word spesiaal in Rusland gebruik om nie in die lug in te meng nie. Die 433 MHz heliese antenna vereis 'n hoër uitsetversterking.

Nog 'n kenmerk van die gebruik van sulke transceiver-toerusting is dat die golwe van hierdie reeks die vermoë het om die fases van die direkte en gereflekteerde golwe vanaf die oppervlak by te voeg. Dit kan óf die seinsterkte verhoog óf dit verswak. Uit bogenoemde kan ons aflei dat die keuse van die "beste" ontvangs afhang van die individuele instelling van die antennaposisie.

Tuisgemaakte 433 MHz-antenna

Dit is maklik om 'n 433 MHz heliese antenna met jou eie hande te maak. Sy is baie kompak. Om dit te doen, benodig jy 'n klein stukkie koper-, koper- of staaldraad. Jy kan ook net draad gebruik. Die draaddeursnee moet 1 mm wees. Ons draai 17 draaie op 'n deur met 'n deursnee van 5 mm. Ons strek die heliks sodat sy lengte 30 mm is. Met hierdie afmetings toets ons die antenna vir seinontvangs. Deur die afstand tussen die draaie te verander, deur die heliks te rek en saam te druk, bereik ons 'n beter seinkwaliteit. Maar jy moet weet dat so 'n antenna baie sensitief is vir verskeie voorwerpe,na aan haar gebring.

UHF-ontvangsantenna

UHF-heliese antennas is nodig vir die ontvangs van 'n televisiesein. Volgens hul ontwerp bestaan hulle uit twee dele: 'n weerkaatser en 'n spiraal.

Dit is beter om koper vir die heliks te gebruik – dit het minder weerstand en dus minder seinverlies. Formules vir die berekening daarvan:

- totale lengte van die spiraal L=30000/f, waar f- seinfrekwensie (MHz);

- helikssteek S=0.24 L;

- spoel deursnee D=0, 31/L;

- spiraaldraad deursnee d ≈ 0.01L;

- reflektor deursnee 0.8 nS, waar n- aantal draaie;

- afstand na die skerm H=0, 2 L.

Wins:

K=10×lg(15(1/L)2nS/L)

Die weerkaatsbeker is van aluminium gemaak.

Ander tipes transceiver-toerusting

Koniese en plat heliese antennas is minder algemeen. Dit is as gevolg van die moeilikheid van hul vervaardiging, hoewel hulle die beste eienskappe het in terme van seinoordrag en -ontvangs. Die uitstraling van sulke senders word nie deur al die draaie gevorm nie, maar slegs deur diegene wie se lengte naby die golflengte is.

In 'n plat antenna word die heliese lyn gemaak in die vorm van 'n twee-draadlyn wat in 'n spiraal gedraai is. In hierdie geval word aangrensende draaie in fase opgewonde in die bewegende golfmodus. Dit lei tot die feit dat 'n stralingsveld met sirkelpolarisasie na die as van die antenna geskep word, wat jou toelaat om 'n wye frekwensieband te skep. Daar is plat antennas met die sogenaamde spiraalArchimedes. Hierdie komplekse vorm laat 'n aansienlike toename in die transmissiefrekwensiereeks van 0.8 tot 21 GHz toe.

Vergelyking van heliese en hoogs rigtinggerigte antennas

Die belangrikste verskil tussen 'n heliks en 'n rigtingantenna is dat dit kleiner is. Dit maak dit ligter, wat installasie met minder fisiese inspanning moontlik maak. Die nadeel daarvan is 'n nouer reeks ontvang- en versendingfrekwensies. Dit het ook 'n nouer bestralingspatroon, wat 'n "soektog" vereis na die beste posisie in die ruimte vir bevredigende ontvangs. Die ongetwyfelde voordeel daarvan is die eenvoud van ontwerp. 'n Groot pluspunt is die vermoë om die antenna in te stel deur die toonhoogte van die spoel en die totale lengte van die spiraal te verander.

Kort antenna

Vir beter resonansie in die antenna, is dit nodig dat die "verlengde" lengte van die heliese deel so na as moontlik aan die golflengtewaarde is. Maar dit moet nie minder as ¼ golflengte (λ) wees nie. λ kan dus tot 11 m bereik. Dit is waar vir die HF-band. In hierdie geval sal die antenna te lank wees, wat onaanvaarbaar is. Een manier om die lengte van die geleier te vergroot, is om 'n verlengspoel aan die basis van die ontvanger te installeer. Nog 'n opsie is om die ontvangerpad in die stroombaan in te voer. Sy taak is om die uitsetsein van die sender van radiostasies met die antenna by alle bedryfsfrekwensies te pas. Praat in gewone taal, die ontvanger dien as 'n versterker vir die inkomende sein van die ontvanger. Hierdie skema word in motorantennas gebruik, waar die grootte van die element wat die radiogolf ontvang baie belangrik is.

Gevolgtrekking

Spiraalantennas het baie gewild geword in baie gebiede van elektroniese kommunikasie. Danksy hulle word sellulêre kommunikasie uitgevoer. Hulle word ook in televisie en selfs in diepruimte-radiokommunikasie gebruik. Een van die belowende ontwikkelings om die grootte van die antenna te verklein, was die gebruik van 'n keëlreflektor, wat dit moontlik maak om die lengte van die ontvangsgolflengte te vergroot in vergelyking met 'n konvensionele reflektor. Daar is egter ook 'n nadeel, uitgedruk in 'n afname in die spektrum van die bedryfsfrekwensie. Ook 'n interessante voorbeeld is die "tweerigting" koniese heliese antenna, wat jou toelaat om in 'n wye frekwensiespektrum te werk, as gevolg van die vorming van 'n isotropiese rigtingdiafragma. Dit is omdat die kraglyn in die vorm van 'n tweedraadkabel 'n gladde verandering in impedansie verskaf.