Spirálové antény: Pohledy a fotografie

Šikmá anténa patří do třídy antény s vlnou. Jeho hlavní rozsah práce je decimetry a centimetry. Patří do třídy povrchových antén. Jeho hlavním prvkem je spirála spojená s koaxiální čárou. Spirála vytváří směrový vzorek ve formě dvou laloků vyzařovaných podél osy v různých směrech. Spirálové antény jsou válcové, ploché a kuželovité. Pokud je požadovaná pracovní šířka 50% nebo méně, pak anténa používá válcovou šroubovice. Kónická spirála zvyšuje rozsah příjmu o 2 v porovnání s válcovou spirálou. Ale ploché dávají již dvacátkrát výhodu. Nejoblíbenější pro příjem ve frekvenčním pásmu VHF byla válcová anténa s kruhovou polarizací a velkým ziskem výstupního signálu.

Anténní zařízení

Hlavní částí antény je spletitý dirigent. Zde se zpravidla používá měď, mosaz nebo ocelový drát. K tomu je připojen podavač. Je určen pro přenos signálu ze spirální síti (přijímač), a v opačném pořadí (vysílače). Napáječe jsou otevřené a uzavřené. Otevřené podavače jsou nestíněné vlnovody. Uzavřený typ má speciální rušení obrazovky, takže elektromagnetické pole je chráněn před vnějšími vlivy. V závislosti na frekvenci signálu je definován následující návrh podavače:

- až 3 MHz: stíněné a nestíněné kabelové sítě;

- od 3 MHz do 3 GHz: koaxiální vodiče;

- od 3 GHz do 300 GHz: kovové a dielektrické vlnovody;

- nad 300 GHz: kvazioptická vedení.

Dalším prvkem antény byl odraz. Jeho účelem je zaměřit signál na spirálu. Je vyroben převážně z hliníku. Základem antény je rám s malou dielektrickou konstantou, například plastová pěna nebo plast.

Výpočet základních rozměrů antény

Výpočet spirálové antény začíná stanovením hlavních rozměrů šroubovice. Jsou to:

- počet otáček n;

- úhel natočení a;

- průměr šroubovice D;

- kroková spirála S;

- průměr reflektoru 2D.

První věc, která je pochopitelná při navrhování spirálové antény, je to, že je to rezonátor (zesilovač) vlny. Jeho vlastností byla vysoká vstupní odolnost. Typ vln, které se v něm vzbuzují, závisí na geometrických rozměrech zesílení. Sousední oblouky šroubovice mají velmi silný vliv na povahu záření. Optimální poměry:

D = lambda- / pi-, kde lambda je vlnová délka, pi = 3,14

S = 0,25 λ

a = 12˚

Protože lambda je množství, které se liší a závisí na frekvenci, pak ve výpočtech jsou vypočteny průměrné hodnoty tohoto indexu vypočtené podle vzorce:

lambda-min = c / f max- lambda-max = c / f min, kde c = 3 × 10^8. m / s. (rychlost světla) a f max, f min - parametr maximální a minimální frekvence signálu.

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

n = L / S, kde L je celková délka antény, určená podle vzorce:

L = (61 ° / Omega-)² lambda-cp, kde Omega - je faktor směrovosti antény, v závislosti na polarizaci (převzatém z referenčních knih).

Klasifikace podle provozního rozsahu

Podle základního kmitočtového rozsahu mohou být vysílače s přijímačem:

1. Úzké pásmo. Šířka záření a vstupní odpor velmi závisí na frekvenci. To naznačuje, že anténa může pracovat bez ladění pouze v úzkém spektru vlnových délek, což je přibližně 10% relativního frekvenčního pásma.

2. širokopásmové. Takové antény mohou pracovat ve velkém frekvenčním spektru. Ale jejich základní parametry (CPR, směrový vzor atd.) Stále závisí na změně vlnové délky, ale ne stejně jako na úzkopásmových.

3. Frekvence nezávislá. Předpokládá se, že zde se hlavní parametry nemění, když se změní frekvence. V těchto anténách je aktivní oblast. Má schopnost pohybovat se po anténě bez změny geometrických rozměrů v závislosti na změně vlnové délky.

Nejčastěji existují spirálové antény druhého a třetího typu. První typ se používá, když je požadována zvýšená "jasnost" signálu při určité frekvenci.

Vlastní anténa

Průmysl nabízí velký výběr antén. Rozmanitost cen se může pohybovat od několika set až několika tisíc rublů. K dispozici jsou antény pro televizi, satelitní příjem, telefonování. Ale můžete vytvořit spirálovou anténu a své vlastní ruce. Není to tak těžké. Spirálové antény pro Wi-Fi jsou obzvláště oblíbené. Jsou obzvláště důležité, když je třeba zesílit signál ze směrovače v nějakém velkém domě. Chcete-li to udělat, potřebujete měděný drát, část 2-3 mm² a délku 120 cm. Je nutné vyrobit 6 otáček o průměru 45 mm. Chcete-li to provést, můžete použít trubku odpovídající velikosti. Lopatka pochází z lopaty (má přibližně stejný průměr). Otočíme drát a získáme spirálu se šesti otočkami. Zbývající konec je ohnutý tak, že prochází přes osu spirály, "opakuje" to. Protáhněte šroubovou část tak, aby vzdálenost mezi závity byla v rozmezí 28-30 mm. Pak přejděte k výrobě reflektoru. K tomu je vhodný kus hliníku o rozměrech 15 × 15 cm a tloušťce 1,5 mm. Z tohoto polotovaru vytvoříme kruh o průměru 120 mm, který odřízne zbytečné hrany. Ve středu kruhu vyvrtejte otvor 2 mm. Vložíme konec spirály do ní a spojíme oba díly k sobě navzájem. Anténa je připravená. Nyní je nutné odpojit zářičový vodič od anténního modulu směrovače. A konec drátu by měl být spájen s koncem antény opouštějícím reflektor.

Vlastnosti antény na 433 MHz

Nejprve musím říci, že rádiové vlny s kmitočtem 433 MHz jsou dobře absorbovány zemí a různými překážkami při jejich šíření. Při opakovaném přenosu se používají vysílače s nízkým výkonem. Obvykle je tato frekvence používána různými bezpečnostními zařízeními. To je specificky používáno v Rusku, s cílem neinterferovat se vzduchem. Spirálová anténa na 433 MHz vyžaduje vyšší výstupní signál. Dalším rysem použití takového vysílacího zařízení je skutečnost, že vlny tohoto rozsahu mají schopnost skládat fáze přímých a odražených vln z povrchu. To může vést buď k zesílení signálu, nebo k jeho oslabení. Z výše uvedeného lze konstatovat, že volba "nejlepšího" příjmu závisí na individuálním nastavení polohy antény.

Domácí anténa 433 MHz

Spirálová anténa na 433 MHz s vlastními rukama je snadná. Je velmi kompaktní. Chcete-li to udělat, potřebujete malý kus mědi, mosazi nebo ocelového drátu. Můžete použít a jen drát. Průměr drátu by měl být 1 mm. Otočíme 17 otáček na trn s průměrem 5 mm. Protažení šroubovice tak, aby jeho délka byla 30 mm. U těchto velikostí testujeme anténu pro příjem signálu. Změnou vzdálenosti mezi cívkami, prostřednictvím roztahování a stlačování šroubovice dosáhnout lepší kvalitu signálu. Ale člověk musí vědět, že taková anténa je velmi citlivá na různé předměty, které se k ní blíží.

Přijímací anténa DMV

Spirálové antény jsou nezbytné pro příjem televizního signálu. Podle jejich návrhu se skládají ze dvou částí: reflektor a spirála. U spirály je lepší použít měď - má menší odpor a v důsledku toho menší ztrátu signálu. Vzorce pro jeho výpočet:

- celková délka šroubovice je L = 30000 / f, kde f je frekvence signálu (MHz);

- krok šroubovice S = 0,24 L;

- průměr otáčky D = 0,31 / L;

- průměr špirálového drátu d asymp-0,01 L;

- průměr reflektoru je 0,8 nS, kde n je počet otáček;

- vzdálenost k obrazovce H = 0,2 L.

Faktor zisku:

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

Reflektor je vyroben z hliníku.

Jiné typy zařízení pro vysílání

Kónické a ploché spirálové antény jsou méně časté. To je způsobeno obtížemi jejich výroby, i když mají lepší vlastnosti v rozsahu přenosu a příjmu signálu. Záření těchto vysílačů není tvořeno všemi otáčkami, ale pouze těmi, jejichž délka je blízká vlnové délce. V ploché anténě je spirálová linka vyrobena ve formě dvouvodičové linky navinuté do spirály. V tomto případě jsou sousední otáčky vzrušeny ve fázi v režimu pohybujících se vln. To vede k vytvoření radiačního pole s kruhovou polarizací směrem k ose antény, což umožňuje vytvoření širokého frekvenčního pásma. Existují ploché antény s takzvanou spirálou Archimedes. Tato komplexní forma umožňuje výrazně zvýšit frekvenční rozsah přenosu z 0,8 na 21 GHz.

Srovnání špirálových a úzkopásmových antén

Hlavní rozdíl mezi spirálovou anténou a směrovou anténou spočívá v tom, že má menší velikost. To usnadňuje, což umožňuje montáž s menší fyzickou námahou. Jeho nevýhodou je užší rozsah vysílacích a vysílacích kmitočtů. Má také užší směrový vzorek, který vyžaduje "hledání" lepší pozice v prostoru pro uspokojivý příjem. Nepochybně jeho výhodou je jednoduchost designu. Velkým plusem je schopnost naladit anténu změnou rozteče závitu a celkové délky spirály.

Krátká anténa

Pro lepší rezonanci v anténě je nezbytné, aby "prodloužená" délka spirálové části byla co nejblíže hodnotě vlnové délky. Ale to by nemělo být méně frac14- vlnové délky (lambda-). Tímto způsobem, lambda - může dosáhnout až 11 m. To se týká rozsahu HF. V takovém případě bude anténa příliš dlouhá, což je nepřijatelné. Jedním ze způsobů, jak prodloužit délku vodiče, je instalace prodlužovací cívky na spodní straně přijímače. Další možností je napájení obvodu tuneru do obvodu. Jeho úkolem je odpovídat výstupnímu signálu vysílače s anténou na všech provozních kmitočtech. Chcete-li, aby byl jasný jazyk, bude tuner fungovat jako zesilovač příchozího signálu z přijímače. Tato schéma se používá v automobilových anténách, kde je velice důležitá velikost prvku přijímajícího rádiovou vlnu.

Závěr

Spirálové antény získaly velkou popularitu v mnoha oblastech radiových elektronických komunikací. Díky nim se provádí mobilní komunikace. Používají se také v televizi a dokonce i ve vzdálených vesmírných radiokomunikacích. Jedním ze slibných postupů, jak snížit velikost antény, bylo použití kuželového reflektoru, které umožňuje zvýšit délku přijímací vlny ve srovnání s běžným reflektorem. Existuje však také nevýhoda, vyjádřená snížením spektra provozní frekvence. Dalším zajímavým příkladem je "dvoustupňová" kuželová spirálová anténa, která umožňuje práci v širokém rozsahu frekvencí díky vytvoření isotropické direktivní membrány. Důvodem je to, že napájecí vedení ve formě dvojvodičového kabelu zajišťuje plynulou změnu vlnové impedance.