Спираль антен: төрөл ба зураг

2024 Зохиолч: Leah Sherlock | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2023-12-17 05:44

Спираль антен нь аялагч долгионы антенны ангилалд хамаарна. Үүний үндсэн үйл ажиллагааны хүрээ нь дециметр ба сантиметр юм. Энэ нь гадаргуугийн антенны ангилалд багтдаг. Үүний гол элемент нь коаксиаль шугамд холбогдсон спираль юм. Спираль нь тэнхлэгийн дагуу өөр өөр чиглэлд ялгарах хоёр дэлбэн хэлбэртэй цацрагийн хэв маягийг үүсгэдэг.

Спираль антеннууд нь цилиндр, хавтгай, конус хэлбэртэй байдаг. Шаардлагатай үйл ажиллагааны хүрээний өргөн нь 50% ба түүнээс бага бол антенд цилиндр хэлбэртэй мушгиа ашигладаг. Конус хэлбэрийн мушгиа нь цилиндртэй харьцуулахад хүлээн авах хүрээг хоёр дахин нэмэгдүүлдэг. Мөн хавтгай нь аль хэдийн хорин дахин давуу талыг өгдөг. VHF давтамжийн мужид хүлээн авах хамгийн алдартай нь дугуй туйлшралтай, гаралтын дохионы өндөр өсөлттэй цилиндр хэлбэртэй радио антенн байв.

Антенны төхөөрөмж

Антенны гол хэсэг нь ороомог дамжуулагч юм. Энд дүрмээр бол зэс, гууль эсвэл ган утсыг ашигладаг. Түүнд тэжээгч холбогдсон байна. Энэ нь спиральаас дохиог сүлжээнд (хүлээн авагч) болон эсрэгээр (дамжуулагч) дамжуулах зориулалттай. Тэжээгч нь нээлттэй, хаалттай төрөлтэй. Нээлттэй төрлийн тэжээгч байнахамгаалалтгүй долгион хөтлүүр. Хаалттай төрөл нь хөндлөнгийн нөлөөллөөс хамгаалах тусгай хамгаалалттай бөгөөд энэ нь цахилгаан соронзон орныг гадны нөлөөллөөс хамгаалдаг. Дохионы давтамжаас хамааран тэжээгчийн дараах загварыг тодорхойлно:

- 3 МГц хүртэл: хамгаалагдсан болон хамгаалалтгүй утастай сүлжээ;

- 3 МГц-ээс 3 ГГц: коаксиаль утас;

- 3GHz-ээс 300GHz: металл ба диэлектрик долгионы хөтлүүр;

- 300 GHz-с дээш: хагас оптик шугам.

Антенны өөр нэг элемент нь тусгал байв. Үүний зорилго нь дохиог мушгиа руу чиглүүлэх явдал юм. Энэ нь ихэвчлэн хөнгөн цагаанаар хийгдсэн байдаг. Антенны суурь нь хөөс эсвэл хуванцар гэх мэт диэлектрик тогтмол багатай хүрээ юм.

Антенны үндсэн хэмжээсийн тооцоо

Спираль антенны тооцоо нь мушгиагийн үндсэн хэмжээсийг тодорхойлохоос эхэлдэг. Тэдгээр нь:

- эргэлтийн тоо n;

- эргэх өнцөг a;

- спираль диаметр D;

- спираль S-ийн алхам;

- тусгалын диаметр 2D.

Мушгиа антенныг зохион бүтээхдээ хамгийн түрүүнд ойлгох зүйл бол долгионы резонатор (өсгөгч) юм. Үүний онцлог нь оролтын өндөр эсэргүүцэл байв.

Үүнд өдөөгдсөн долгионы төрөл нь олшруулах хэлхээний геометрийн хэмжээсээс хамаарна. Спиральтай зэргэлдээх эргэлтүүд нь цацрагийн шинж чанарт маш хүчтэй нөлөө үзүүлдэг. Хамгийн оновчтой харьцаа:

D=λ/π, энд λ нь долгионы урт, π=3, 14

S=0, 25 λ

a=12˚

Учир ньλ нь давтамжаас хамаарч өөрчлөгддөг утга бөгөөд томъёогоор тооцоолсон энэ үзүүлэлтийн дундаж утгыг тооцоонд авна:

λ мин=c/f max; λ max=c/f мин, энд c=3×108 м/сек. (гэрлийн хурд) ба f max, f min - дохионы давтамжийн хамгийн их ба хамгийн бага параметр.

λ cf=1/2(λ мин+ λ макс)

n=L/S, энд L нь антенны нийт урт бөгөөд дараах томъёогоор тодорхойлогддог:

L=(61˚/Ω)2 λ cf, энд Ω нь антенны туйлшралаас хамааралтай чиглүүлэлт (лавлах номноос авсан).

Ашиглалтын мужаар ангилах

Үндсэн давтамжийн хүрээний дагуу дамжуулагч нь:

1. Нарийн зурвас. Цацрагийн өргөн ба оролтын эсэргүүцэл нь давтамжаас ихээхэн хамаардаг. Энэ нь антенн нь зөвхөн харьцангуй зурвасын өргөний 10%-тай тэнцэх нарийн долгионы спектрт дахин тааруулахгүйгээр ажиллах боломжтойг харуулж байна.

2. Өргөн хамрах хүрээ. Ийм антенууд нь өргөн давтамжийн спектрт ажиллах боломжтой. Гэвч тэдгээрийн үндсэн параметрүүд (SOI, цацрагийн хэв маяг гэх мэт) долгионы уртын өөрчлөлтөөс хамааралтай хэвээр байгаа ч нарийн зурвасынхаас тийм ч их биш.

3. Давтамжаас хамааралгүй. Энд давтамж өөрчлөгдөхөд үндсэн параметрүүд өөрчлөгддөггүй гэж үздэг. Эдгээр антенууд нь идэвхтэй бүстэй байдаг. Энэ нь долгионы уртын өөрчлөлтөөс хамааран геометрийн хэмжээсээ өөрчлөхгүйгээр антенны дагуу хөдлөх чадвартай.

Хамгийн түгээмэл нь хоёр ба гурав дахь төрлийн мушгиа антеннууд юм. Эхний төрлийг хэзээ хэрэглэдэгТодорхой давтамжтай дохионы "тодорхой байдлыг" нэмэгдүүлэх шаардлагатай.

Өөртөө хийсэн антен

Салбар нь олон төрлийн антеннуудыг санал болгодог. Янз бүрийн үнэ нь хэдэн зуугаас хэдэн мянган рубль хооронд хэлбэлзэж болно. Телевиз, хиймэл дагуулын хүлээн авалт, телефон утасны антенууд байдаг. Гэхдээ та өөрийн гараар спираль антенн хийж болно. Энэ тийм ч хэцүү биш. Спираль хэлбэрийн Wi-Fi антеннууд ялангуяа алдартай.

Тэд зарим нэг том байшинд чиглүүлэгчээс дохиог нэмэгдүүлэх шаардлагатай үед онцгой хамааралтай. Үүнийг хийхийн тулд 2-3 мм 2 хөндлөн огтлолтой, 120 см урттай зэс утас хэрэгтэй бөгөөд 45 мм-ийн диаметртэй 6 эргэлт хийх шаардлагатай. Үүнийг хийхийн тулд та тохирох хэмжээтэй хоолойг ашиглаж болно. Хүрзний бариул нь сайн тохирдог (ойролцоогоор ижил диаметртэй). Бид утсыг ороож, зургаан эргэлттэй спираль авдаг. Бид үлдсэн төгсгөлийг спираль тэнхлэгээр яг дамждаг байдлаар нугалж, "давтан" хийдэг. Эргэлтийн хоорондох зай 28-30 мм дотор байхаар бид шураг хэсгийг сунгана. Дараа нь бид цацруулагч үйлдвэрлэх ажлыг үргэлжлүүлнэ.

Үүний тулд 15х15 см хэмжээтэй, 1.5 мм зузаантай хөнгөн цагааны нэг хэсэг болно. Энэ хоосон зайнаас бид 120 мм-ийн диаметртэй тойрог хийж, шаардлагагүй ирмэгийг таслав. Тойргийн төвд 2 мм-ийн нүхийг өрөмдөнө. Бид спираль төгсгөлийг оруулаад хоёр хэсгийг бие биендээ гагнах болно. Антен бэлэн байна. Одоо та чиглүүлэгчийн антенны модулиас цацрагийн утсыг арилгах хэрэгтэй. Мөн утасны төгсгөлийг гагнах хэрэгтэйцацруулагчаас гарч буй антенны төгсгөл.

433 МГц антенны онцлогууд

Юуны өмнө 433 МГц давтамжтай радио долгион нь тархахдаа газар болон янз бүрийн саад тотгоруудад сайн шингэдэг гэдгийг хэлэх ёстой. Үүнийг дахин дамжуулахын тулд бага чадлын дамжуулагчийг ашигладаг. Дүрмээр бол янз бүрийн хамгаалалтын төхөөрөмжүүд энэ давтамжийг ашигладаг. Энэ нь агаарт саад учруулахгүйн тулд Орос улсад тусгайлан ашиглагддаг. 433 МГц мушгиа антен нь илүү өндөр гаралтын ашиг шаарддаг.

Ийм дамжуулагч төхөөрөмжийг ашиглах өөр нэг онцлог нь энэ хүрээний долгион нь гадаргуугаас шууд болон ойсон долгионы үе шатыг нэмэх чадвартай байдаг. Энэ нь дохионы хүчийг нэмэгдүүлэх эсвэл сулруулж болзошгүй юм. Дээрхээс бид "хамгийн сайн" хүлээн авалтын сонголт нь антенны байршлын хувийн тохиргооноос хамаарна гэж дүгнэж болно.

Гэрийн 433 МГц антен

433 МГц-ийн мушгиа антенныг өөрийн гараар хийхэд хялбар байдаг. Тэр маш авсаархан. Үүнийг хийхийн тулд танд зэс, гууль эсвэл ган утас хэрэгтэй. Та мөн зүгээр л утас ашиглаж болно. Утасны диаметр нь 1 мм байх ёстой. Бид 5 мм-ийн диаметртэй мандал дээр 17 эргэлт хийнэ. Бид мушгиа сунгаж, урт нь 30 мм байна. Эдгээр хэмжээсүүдээр бид антенныг дохио хүлээн авахын тулд шалгадаг. Эргэлтийн хоорондох зайг өөрчлөх, мушгиа сунгах, шахах замаар бид илүү сайн дохионы чанарыг олж авдаг. Гэхдээ ийм антен нь янз бүрийн объектод маш мэдрэмтгий гэдгийг та мэдэх хэрэгтэй.түүнд ойртуулсан.

UHF хүлээн авах антен

UHF мушгиа антеннууд нь телевизийн дохиог хүлээн авахад шаардлагатай. Загварын хувьд тэдгээр нь тусгал болон спираль гэсэн хоёр хэсгээс бүрдэнэ.

Спиральд зэс ашиглах нь дээр - эсэргүүцэл багатай тул дохионы алдагдал багатай байдаг. Үүнийг тооцоолох томъёо:

- спираль нийт урт L=30000/f, энд f- дохионы давтамж (МГц);

- мушгиа давирхай S=0.24 л;

- ороомгийн диаметр D=0, 31/L;

- спираль утасны диаметр d ≈ 0.01л;

- тусгалын диаметр 0.8 nS, энд n- эргэлтийн тоо;

- дэлгэц хүртэлх зай H=0, 2 L.

Ашиг:

K=10×lg(15(1/L)2nS/L)

Гэрэл тусгагч аяга нь хөнгөн цагаанаар хийгдсэн.

Бусад төрлийн дамжуулагч төхөөрөмж

Конус ба хавтгай мушгиа антеннууд бага түгээмэл байдаг. Энэ нь дохио дамжуулах, хүлээн авах хамгийн сайн шинж чанартай хэдий ч үйлдвэрлэхэд хүндрэлтэй байгаатай холбоотой юм. Ийм дамжуулагчийн цацраг нь бүх эргэлтээр биш, зөвхөн долгионы урттай ойролцоо урттай хүмүүсээс үүсдэг.

Хавтгай антеннд мушгиа шугамыг спираль болгон мушгисан хоёр утастай шугам хэлбэрээр хийдэг. Энэ тохиолдолд зэргэлдээх эргэлтүүд нь аялах долгионы горимд үе шаттайгаар өдөөгддөг. Энэ нь антенны тэнхлэг рүү чиглэсэн дугуй туйлшрал бүхий цацрагийн талбарыг бий болгож, өргөн давтамжийн зурвас үүсгэх боломжийг олгодог. Спираль гэж нэрлэгддэг хавтгай антенууд байдагАрхимед. Энэхүү нарийн төвөгтэй хэлбэр нь дамжуулах давтамжийн хүрээг 0.8-аас 21 GHz хүртэл мэдэгдэхүйц нэмэгдүүлэх боломжийг олгодог.

Спираль ба өндөр чиглэлтэй антеннуудын харьцуулалт

Спираль болон чиглэлтэй антенны гол ялгаа нь жижиг хэмжээтэй байдаг. Энэ нь илүү хөнгөн болгодог бөгөөд энэ нь бие махбодийн хүч чармайлт багатай суулгах боломжийг олгодог. Үүний сул тал нь хүлээн авах, дамжуулах давтамжийн нарийхан хүрээ юм. Энэ нь мөн илүү нарийссан цацрагийн хэв маягтай бөгөөд энэ нь хангалттай хүлээн авахын тулд орон зайд хамгийн сайн байрлалыг хайж олох "хайлт" шаарддаг. Түүний эргэлзээгүй давуу тал нь дизайны энгийн байдал юм. Том давуу тал нь ороомгийн давирхай болон спираль нийт уртыг өөрчлөх замаар антеныг тааруулах чадвар юм.

Богино антен

Антенн дахь илүү сайн резонансын хувьд мушгиа хэсгийн "сунасан" урт нь долгионы урттай аль болох ойр байх шаардлагатай. Гэхдээ энэ нь ¼ долгионы уртаас (λ) бага байж болохгүй. Тиймээс λ нь 11 м хүртэл хүрч чадна. Энэ нь HF зурвасын хувьд үнэн юм. Энэ тохиолдолд антенн нь хэтэрхий урт байх болно, энэ нь хүлээн зөвшөөрөгдөхгүй. Дамжуулагчийн уртыг нэмэгдүүлэх нэг арга бол хүлээн авагчийн суурь дээр өргөтгөлийн ороомог суурилуулах явдал юм. Өөр нэг сонголт бол тааруулагчийн замыг хэлхээнд оруулах явдал юм. Үүний үүрэг бол радио станцын дамжуулагчийн гаралтын дохиог бүх үйлдлийн давтамж дээр антентай тааруулах явдал юм. Энгийн хэлээр ярих юм бол тааруулагч нь хүлээн авагчаас ирж буй дохиог өсгөгчийн үүрэг гүйцэтгэдэг. Энэ схемийг машины антеннуудад ашигладаг бөгөөд радио долгион хүлээн авах элементийн хэмжээ маш чухал байдаг.

Дүгнэлт

Спираль антеннууд цахим харилцааны олон салбарт маш их алдартай болсон. Тэдний ачаар үүрэн холбооны харилцаа холбоо хийгдэж байна. Тэдгээрийг телевиз, тэр ч байтугай гүний сансрын радио холбоонд ашигладаг. Антенны хэмжээг багасгах ирээдүйтэй бүтээн байгуулалтын нэг нь конус цацруулагч ашиглах явдал байсан бөгөөд энэ нь ердийн цацруулагчтай харьцуулахад хүлээн авах долгионы уртыг нэмэгдүүлэх боломжийг олгодог. Гэсэн хэдий ч үйл ажиллагааны давтамжийн спектрийн бууралтаар илэрхийлэгддэг сул тал бас бий. Мөн сонирхолтой жишээ бол изотроп чиглэлтэй диафрагм үүссэний улмаас өргөн давтамжийн спектрт ажиллах боломжийг олгодог "хоёр талын" конус хэлбэрийн мушгиа антенн юм. Учир нь хоёр утастай кабель хэлбэрийн цахилгааны шугам нь эсэргүүцлийн жигд өөрчлөлтийг хангадаг.