Spiral antenler: türleri ve fotoğrafları

2024 Yazar: Leah Sherlock | [email protected]. Son düzenleme: 2023-12-17 05:52

Spiral anten, gezici dalga antenleri sınıfına aittir. Ana çalışma aralığı desimetre ve santimetredir. Yüzey antenleri sınıfına aittir. Ana elemanı, koaksiyel bir hatta bağlı bir spiraldir. Spiral, ekseni boyunca farklı yönlerde yayılan iki lob şeklinde bir radyasyon deseni oluşturur.

Spiral antenler silindirik, düz ve koniktir. Gerekli çalışma aralığı genişliği %50 veya daha az ise, antende silindirik bir sarmal kullanılır. Konik sarmal, silindirik olana kıyasla alım aralığını iki katına çıkarır. Ve düz olanlar zaten yirmi kat avantaj sağlıyor. VHF frekans aralığında alım için en popüler olanı dairesel polarizasyona ve yüksek çıkış sinyali kazancına sahip silindirik bir radyo anteniydi.

Anten cihazı

Antenin ana kısmı sarmal bir iletkendir. Burada kural olarak bakır, pirinç veya çelik tel kullanılır. Bir besleyici ona bağlı. Sarmaldan ağa (alıcı) ve tam tersine (verici) bir sinyal iletmek üzere tasarlanmıştır. Besleyiciler açık ve kapalı tiptedir. Açık tip besleyicilerekransız dalga kılavuzları. Kapalı tip, elektromanyetik alanın dış etkilerden korunmasını sağlayan girişime karşı özel bir kalkana sahiptir. Sinyalin frekansına bağlı olarak, aşağıdaki besleyici tasarımı belirlenir:

- 3 MHz'e kadar: korumalı ve korumasız kablolu ağlar;

- 3 MHz - 3 GHz: koaksiyel kablolar;

- 3GHz - 300GHz: metal ve dielektrik dalga kılavuzları;

- 300 GHz üzerinde: yarı optik hatlar.

Antenin bir diğer öğesi de reflektördü. Amacı, sinyali sarmalın üzerine odaklamaktır. Esas olarak alüminyumdan yapılır. Antenin temeli, köpük veya plastik gibi düşük dielektrik sabitine sahip bir çerçevedir.

Antenin ana boyutlarının hesaplanması

Spiral bir antenin hesaplanması, sarmalın ana boyutlarının belirlenmesiyle başlar. Onlar:

- dönüş sayısı n;

- dönüş açısı a;

- spiral çapı D;

- S spiralinin adımı;

- reflektör çapı 2D.

Sarmal bir anten tasarlarken ilk anlaşılması gereken şey, bunun bir dalganın rezonatörü (amplifikatörü) olmasıdır. Özelliği, yüksek giriş empedansıydı.

İçinde uyarılan dalgaların türü, amplifikasyon devresinin geometrik boyutlarına bağlıdır. Spiralin komşu dönüşleri, radyasyonun doğası üzerinde çok güçlü bir etkiye sahiptir. Optimum oranlar:

D=λ/π, burada λ dalga boyudur, π=3, 14

S=0, 25 λ

a=12˚

Çünküλ değişkenlik gösteren ve frekansa bağlı bir değerdir, daha sonra bu göstergenin formüllerle hesaplanan ortalama değerleri hesaplamalarda alınır:

λ min=c/f maks; λ max=c/f min, burada c=3×108 m/sn. (ışık hızı) ve f max, f min - sinyal frekansının maksimum ve minimum parametresi.

λ cf=1/2(λ min+ λ max)

n=L/S, burada L, aşağıdaki formülle belirlenen antenin toplam uzunluğudur:

L=(61˚/Ω)2 λ cf, burada Ω antenin polarizasyona bağlı yönlülüğüdür (referans kitaplarından alınmıştır).

Çalışma aralığına göre sınıflandırma

Ana frekans aralığına göre, alıcı-vericiler:

1. Dar bant. Işın genişliği ve giriş empedansı yüksek oranda frekansa bağlıdır. Bu, antenin yalnızca dar bir dalga boyu spektrumunda, yani bağıl bant genişliğinin yaklaşık %10'unda yeniden ayar yapmadan çalışabileceğini gösterir.

2. Geniş aralık. Bu tür antenler geniş bir frekans spektrumunda çalışabilir. Ancak ana parametreleri (SOI, radyasyon paterni vb.) hala dalga boyundaki değişime bağlıdır, ancak dar bantlı olanlar kadar değildir.

3. Frekanstan bağımsız. Burada frekans değiştiğinde ana parametrelerin değişmediğine inanılmaktadır. Bu antenlerin aktif bir bölgesi vardır. Dalga boyundaki değişime bağlı olarak geometrik boyutlarını değiştirmeden anten boyunca hareket edebilme özelliğine sahiptir.

En yaygın olanı, ikinci ve üçüncü tipteki sarmal antenlerdir. İlk tip ne zaman kullanılırbelirli bir frekansta sinyalin artan "netliği" gereklidir.

Kendi kendine yapılan anten

Sektör çok çeşitli antenler sunar. Çeşitli fiyatlar birkaç yüz ila birkaç bin ruble arasında değişebilir. Televizyon, uydu alımı, telefon için antenler var. Ancak kendi ellerinizle spiral bir anten yapabilirsiniz. O kadar zor değil. Helisel Wi-Fi antenleri özellikle popülerdir.

Özellikle büyük bir evde yönlendiriciden gelen sinyali yükseltmek gerektiğinde önemlidir. Bunu yapmak için 2-3 mm 2 kesitli ve 120 cm uzunluğunda bir bakır tele ihtiyacınız var, 45 mm çapında 6 dönüş yapmak gerekiyor. Bunu yapmak için uygun boyutta bir tüp kullanabilirsiniz. Bir kürek sapı iyi oturur (yaklaşık aynı çapa sahiptir). Teli sarıyoruz ve altı dönüşlü bir spiral alıyoruz. Kalan ucu, tam olarak spiral ekseninden geçecek şekilde “tekrarlayarak” büküyoruz. Vida kısmını, dönüşler arasındaki mesafe 28-30 mm olacak şekilde geriyoruz. Ardından reflektörün imalatına geçiyoruz.

Bunun için 15×15 cm boyutunda ve 1,5 mm kalınlığında alüminyum bir parça yapacaktır. Bu boşluktan, gereksiz kenarları keserek 120 mm çapında bir daire yapıyoruz. Dairenin ortasına 2 mm'lik bir delik açın. Spiralin ucunu içine yerleştirip her iki parçayı birbirine lehimliyoruz. Anten hazır. Şimdi radyasyon kablosunu yönlendiricinin anten modülünden çıkarmanız gerekiyor. Ve telin ucunu lehimleyinreflektörden çıkan antenin ucu.

433 MHz anten özellikleri

Öncelikle belirtmek gerekir ki 433 MHz frekanslı radyo dalgaları, yayılmaları sırasında zemin ve çeşitli engeller tarafından iyi emilir. Yeniden iletimi için düşük güçlü vericiler kullanılır. Kural olarak, çeşitli güvenlik cihazları bu frekansı kullanır. Havaya müdahale etmemek için Rusya'da özel olarak kullanılmaktadır. 433 MHz sarmal anten, daha yüksek bir çıkış kazancı gerektirir.

Bu tür alıcı-verici ekipmanı kullanmanın bir başka özelliği de, bu aralıktaki dalgaların, yüzeyden doğrudan ve yansıyan dalgaların fazlarını ekleme yeteneğine sahip olmasıdır. Bu, sinyal gücünü artırabilir veya zayıflatabilir. Yukarıdakilerden, "en iyi" alım seçiminin anten konumunun bireysel ayarına bağlı olduğu sonucuna varabiliriz.

Ev yapımı 433 MHz anten

433 MHz sarmal anteni kendi ellerinizle yapmak kolaydır. O çok kompakt. Bunu yapmak için küçük bir bakır, pirinç veya çelik tel parçasına ihtiyacınız var. Sadece tel de kullanabilirsiniz. Tel çapı 1 mm olmalıdır. 5 mm çapında bir mandrel üzerine 17 tur sarıyoruz. Sarmalı, uzunluğu 30 mm olacak şekilde uzatıyoruz. Bu boyutlarla anteni sinyal alımı için test ediyoruz. Dönüşler arasındaki mesafeyi değiştirerek, sarmalı gererek ve sıkıştırarak daha iyi bir sinyal kalitesi elde ediyoruz. Ancak böyle bir antenin çeşitli nesnelere karşı çok hassas olduğunu bilmelisiniz.ona yaklaştırdı.

UHF alıcı anten

UHF sarmal antenler, bir televizyon sinyali almak için gereklidir. Tasarımları gereği iki parçadan oluşurlar: reflektör ve spiral.

Sarmal için bakır kullanmak daha iyidir - daha az dirence sahiptir ve bu nedenle daha az sinyal kaybı vardır. Hesaplanması için formüller:

- spiralin toplam uzunluğu L=30000/f, burada f- sinyal frekansı (MHz);

- sarmal hatve S=0,24 L;

- bobin çapı D=0, 31/L;

- spiral tel çapı d ≈ 0.01L;

- reflektör çapı 0,8 nS, burada n- dönüş sayısı;

- ekrana uzaklık H=0, 2 L.

Kazanç:

K=10×lg(15(1/L)2nS/L)

Reflektör kap alüminyumdan yapılmıştır.

Diğer alıcı-verici ekipmanı türleri

Konik ve düz sarmal antenler daha az yaygındır. Bu, sinyal iletimi ve alımı açısından en iyi özelliklere sahip olmalarına rağmen, üretimlerinin zorluğundan kaynaklanmaktadır. Bu tür vericilerin radyasyonu tüm dönüşlerden değil, yalnızca uzunluğu dalga boyuna yakın olanlardan oluşur.

Düz bir antende, sarmal hat, spiral şeklinde bükülmüş iki telli bir hat şeklinde yapılır. Bu durumda, ilerleyen dalga modunda bitişik dönüşler aynı fazda uyarılır. Bu, anten eksenine doğru dairesel polarizasyona sahip bir radyasyon alanının oluşturulmasına yol açarak geniş bir frekans bandı oluşturmanıza olanak tanır. Spiral adı verilen düz antenler var. Arşimet. Bu karmaşık şekil, 0,8 ila 21 GHz arasındaki iletim frekansı aralığında önemli bir artışa izin verir.

Sarmal ve yüksek yönlü antenlerin karşılaştırılması

Sarmal ve yönlü anten arasındaki temel fark, daha küçük olmasıdır. Bu, daha hafif hale getirir ve daha az fiziksel çabayla kuruluma izin verir. Dezavantajı, daha dar bir alıcı ve verici frekans aralığıdır. Ayrıca, tatmin edici bir alım için uzaydaki en iyi konumun "aramasını" gerektiren daha dar bir radyasyon modeline sahiptir. Kuşkusuz avantajı, tasarımın basitliğidir. Büyük bir artı, bobinin eğimini ve spiralin toplam uzunluğunu değiştirerek anteni ayarlayabilme yeteneğidir.

Kısa Anten

Antende daha iyi rezonans için, sarmal kısmın "uzatılmış" uzunluğunun dalga boyu değerine mümkün olduğunca yakın olması gerekir. Ancak ¼ dalga boyundan (λ) az olmamalıdır. Böylece λ 11 m'ye kadar ulaşabilir, bu HF bandı için geçerlidir. Bu durumda, anten çok uzun olacak ve bu kabul edilemez. İletkenin uzunluğunu arttırmanın bir yolu, alıcının tabanına bir uzatma bobini takmaktır. Diğer bir seçenek de tuner yolunu devreye beslemektir. Görevi, radyo istasyonlarının vericisinin çıkış sinyalini tüm çalışma frekanslarında antenle eşleştirmektir. Sade bir dille konuşan tuner, alıcıdan gelen sinyal için bir amplifikatör görevi görür. Bu şema, radyo dalgasını alan elemanın boyutunun çok önemli olduğu araba antenlerinde kullanılır.

Sonuç

Spiral antenler, elektronik iletişimin birçok alanında çok popüler hale geldi. Onlar sayesinde hücresel iletişim gerçekleştirilir. Ayrıca televizyonda ve hatta derin uzay radyo iletişiminde de kullanılırlar. Antenin boyutunu küçültmek için umut verici gelişmelerden biri, geleneksel bir reflektöre kıyasla alıcı dalga boyunun uzunluğunu artırmayı mümkün kılan bir koni reflektörün kullanılmasıydı. Bununla birlikte, çalışma frekansının spektrumunda bir azalma olarak ifade edilen bir dezavantaj da vardır. Ayrıca ilginç bir örnek, izotropik yönlü bir diyaframın oluşumu nedeniyle geniş bir frekans spektrumunda çalışmanıza izin veren "iki yönlü" konik sarmal antendir. Bunun nedeni, iki telli kablo şeklindeki güç hattının empedansta düzgün bir değişim sağlamasıdır.