DIY plakana spirālveida antena. Cilindriska spirāles antena

Spirālveida antena no citām antenām ar virziena starojumu galvenokārt atšķiras ar to, ka tās starojuma lauks ir cirkulāri polarizēts. Ja tiek izmantota šāda antena, ir nepieciešams, lai gan raidošajai, gan uztverošajai antenai būtu cirkulāri polarizēts starojums.

Apļveida polarizācija rodas, ja vadītājs tiek uztīts starojuma virzienā spirāles veidā, un ir nepieciešams, lai vadītāja kopējais garums vienā pagriezienā būtu vienāds ar 1λ, kas atbilst, ņemot vērā saīsināšanas koeficientu, līdz pagrieziena diametram D aptuveni 0,31λ. Tiek pieņemts, ka apļveida polarizācijas iegūšanai tiek izmantoti vismaz trīs pagriezieni, jo starojuma polarizācija būs tuvāk cirkulārajai, jo vairāk apgriezienu būs antena. Vienkārša spirālveida antena izstaro abos virzienos tās ass virzienā. Lai iegūtu vienpusēju starojumu un palielinātu antenas pastiprinājumu, tiek izmantots diska reflektors.

Spirālveida antenas shematisks attēlojums ar nepieciešamajiem izmēriem ir parādīts attēlā. 11-3.

Spirāle šajā attēlā ir attēlota vienkāršotā veidā. Spirāles diametru D, kas vienāds ar 0,31λ, var aprēķināt attiecībā pret frekvenci, izmantojot formulu $$D[cm]=\frac(9300)(f[MHz]).$$

Zinot pagrieziena diametru, var noteikt pagriezienu L veidojošā vadītāja garumu: $$L=D\cdot(3,14).$$

Svarīgi šīs antenas konstrukcijas izmēri ietver arī spirāles pacēluma leņķi, kas var mainīties no 6 līdz 24°, tomēr praksē spirāles pacēluma leņķis visbiežāk tiek izvēlēts 14°, jo šajā gadījumā antenai ir optimāli elektriskie parametri. . Spirāles leņķī 14° attālums starp pagriezieniem S ir 0,24. Šo attālumu attiecībā pret frekvenci var aprēķināt, izmantojot formulu $$D[cm]=\frac(7200)(f[MHz]).$$

Diska atstarotāja diametrs ir izvēlēts mazs, bet vienmēr lielāks par 0,5λ, jo spirālveida antenas ieejas pretestība nedaudz mainās, kad ir pievienots reflektors. Ar lielākiem reflektora diametriem palielinās apgrieztā vājinājuma apjoms. Visbiežāk reflektora diametrs tiek izvēlēts vienāds ar divkāršu spirālveida antenas pagrieziena diametru, t.i., 0,62λ. Atstarotāji var būt diska vai kvadrātveida. Decimetru viļņu diapazonā atstarotājus var izgatavot no alvas, un VHF diapazonā atstarotājus parasti izgatavo tā, kā parādīts attēlā. 11-4 vai 11-7. Ieteicams izvēlēties attālumu starp atstarotāju un spirāles sākumu, kas vienāds ar 0,13λ. Attiecībā pret frekvenci šo attālumu var noteikt pēc formulas $$A[cm]=\frac(3900)(f[MHz]).$$

Spirālveida antenas ieejas pretestībai gandrīz nav reaktīvo komponentu, un tā ir vienāda ar 120-150 omi atkarībā no spirāles lieluma. Antena tiek darbināta asimetriski, izmantojot koaksiālo kabeli.

Spirālveida antenai ir plašs joslas platums. Ja attālums starp pagriezieniem S ir vienāds ar 0,24λ, pieņemot maksimālo SWR strāvas līnijā (1,35), frekvenču attiecība, kurās antena darbojas apmierinoši, ir 1:1,6.

Spirālveida antenas pastiprinājums ir atkarīgs no apgriezienu skaita n, tinuma soļa S un spirāles garuma L un palielinās aptuveni proporcionāli apgriezienu skaitam. Ar spirāles pacēluma leņķiem 12-15° un vismaz trīs spirāles antenas pagriezieniem tā pastiprinājumu var aprēķināt, izmantojot formulu $$G[dB]=10\log(L^2)(Sn)\cdot ( 15) $$

Pie parastajiem spirāles tinuma soļa S = 0,24λ un pagrieziena diametra D = 0,31λ izmēriem spirālveida antenas pastiprinājuma koeficienti (db), kas aprēķināti, izmantojot šo formulu, ar dažādu pagriezienu skaitu iegūst šādas vērtības: 3 pagriezieni - 10,1 dB; 4 - 11,3; 5-12,3; 6-13,1; 7-13,8; 8 - 14,4; 9 - 14,9; 10-15,3; 11-15,7 un 12 pagriezieni - 16,1 dB.

Ja cirkulāri polarizētus elektromagnētiskos viļņus uztver lineāri polarizēta antena, tad tiek zaudēta puse no elektromagnētisko viļņu pārnēsātās enerģijas, kas atbilst 3 dB zudumam. Tomēr spirālveida antenas var izstarot vai uztvert lineāri polarizētus elektromagnētiskos viļņus. Lai to izdarītu, izmantojiet divu spirālveida antenu grupu ar pretēju tinumu (t.i., ja vienai antenai ir labās puses tinums, tad otrai antenai ir kreisais tinums). Turklāt, ja šīs abas antenas atrodas blakus viena otrai horizontālā plaknē, tad lauka polarizācija ir horizontāla, un, ja tās atrodas viena virs otras vertikālajā plaknē, tad lauka polarizācija ir vertikāla. Ja abām spirālveida antenām ir vienāds tinums, tad lauka polarizācija paliek apļveida, bet divu spirālveida antenu paralēlais savienojums dod ļoti ērtu ieejas pretestību (65-70 omi) no antenas saskaņošanas ar pārvades līniju viedokļa. Šajā gadījumā ir iespējams tieši barot antenu, izmantojot parasto koaksiālo kabeli, neieslēdzot papildu pārveidošanas ierīces. Salīdzinot ar kanāla viļņu antenu, kuras pastiprinājums ir vienāds ar spirālveida antenu, pēdējā aizņem nedaudz mazāk vietas un turklāt tās joslas platums ievērojami pārsniedz viļņu kanāla antenas joslas platumu.

Visērtāk ir saskaņot spirālveida antenas ieejas pretestību ar pārvades līnijas raksturīgo pretestību, izmantojot koaksiālo ceturkšņa viļņu transformatoru, kura pretestība tiek aprēķināta, izmantojot labi zināmo formulu $$Z_(tr)=\sqrt (Z_A\cdot(Z)).$$

Ja spirālveida antenas Z A ieejas pretestība ir vienāda ar 125 omi un pieprasām šīs pretestības saskaņošanu ar koaksiālo kabeli, kura raksturīgā pretestība ir 60 omi, tad šāda koncentriskā ceturkšņa viļņa transformatora raksturīgajai pretestībai jābūt vienādai ar: $$Z_(tr)=\sqrt(125\cdot( 60))=\sqrt(7500)=86,6 omi.$$

No diagrammas attēlā. 1-25 parāda, ka koncentriskās līnijas raksturīgā pretestība ir 87 omi, ja iekšējā vadītāja ārējā diametra attiecība pret ārējā vadītāja iekšējo diametru ir 1: 4,4.

Attēlā Attēlā 11-5 parādīts praktiskais ceturkšņa viļņu transformatora dizains ar visiem nepieciešamajiem izmēriem.

Saskaņošanas ierīces kopējais garums, ņemot vērā saīsināšanas koeficientu, ir 0,24λ.

Attēlā Attēlā 11-6 parādīta spirālveida antena, kas paredzēta 2 m diapazonam. Spirālveida antenas izmēri 70 cm diapazonam ir norādīti iekavās. Šajā gadījumā atstarotāja diametrs tika izvēlēts kā 1λ. Protams, reflektora diametru var samazināt līdz 0,62λ, nemainot visus pārējos antenas izmērus.

10 mm duralumīnija stienis, ko parasti izmanto zibensnovedējiem, ir īpaši piemērots spirāles veidošanai, jo to ir ļoti viegli saliekt. Spirāle ir nostiprināta uz koka dēļiem, un visa antena tās smaguma centra punktā ir piestiprināta pie koka atbalsta masta.

Attēlā Attēlā 11-7 parādīta spirālveida antena, ko izgatavojis DL 6MH radioamatieris.

Apkārtējā pasaulē bieži ir ļoti svarīgi, lai cilvēks nevarētu iztikt bez liela apjoma nepieciešamās un savlaicīgas informācijas. Šai informācijai var būt miermīlīgs vai militārs raksturs, taču tā galvenokārt ir paredzēta cilvēku darbības veicināšanai.

Viena no ierīču veidiem, ko izmanto informācijas saņemšanai un pārraidīšanai, ir antenas.

Šajā kursa darbā tiks apskatīti tehniskajām prasībām atbilstošas ​​antenas aprēķināšanas jautājumi.

2. Darba mērķis

Darba mērķis ir izpētīt DCMV diapazona spirālveida antenu, kas nozīmē antenas ģeometrisko izmēru un tās starojuma raksturlielumu aprēķinu.

3. Īss spirālveida antenu pārskats

Spirālveida antenas pieder ceļojošo viļņu antenu klasei. Tās ir metāla spirāle, ko baro koaksiālā līnija. Ir diezgan daudz spirālveida antenu veidu, taču gandrīz visas var samazināt līdz šādiem trim veidiem:

a) cilindrisks (sk. 3.1. attēlu);

b) konisks (sk. 3.2. attēlu);

c) plakana (skat. 3.3. attēlu).

Attēls 3.1 - cilindriskā antena.

Attēls 3.2 - Koniskā antena.

3.3. attēls - plakana antena.

Atkarībā no spirāles zaru skaita tie var būt viena starta (viens zars), dubultstart (divi zari) utt.

Spirālveida antenu darbības princips

Spirālveida antena (4.1. att.) sastāv no stieples spirāles, ko baro koaksiālā līnija. Šīs līnijas iekšējais vads ir savienots ar spirāli, un ārējais apvalks ir savienots ar metāla disku.

Spirālveida antenas veido starojuma modeli, kas sastāv no divām daivām, kas atrodas gar spirāles asi tās pretējās pusēs. Praksē parasti ir nepieciešams vienvirziena starojums, ko iegūst, novietojot to ekrāna (diska) priekšā. Turklāt spirālveida antenas disks kalpo, lai samazinātu strāvu uz koaksiālās līnijas ārējā apvalka, samazinot ieejas pretestības svārstības darba konstrukcijā. Diska diametrs ir izvēlēts secībā (0,8-1,5) l, kur l ir spirāles garums. Diskam nav jābūt izgatavotam no cietas loksnes, to var izgatavot no radiālo un apļveida vadu sistēmas.

4. Cilindriskās spirāles antenas darbības princips

Detalizēti pētījumi ir parādījuši, ka uz izstarojošās cilindriskās spirāles vienlaikus pastāv vairāki strāvas veidi, kas atšķiras viens no otra pēc amplitūdas un periodu skaita, kas atrodas gar spirāles asi ar savu vājinājumu un fāzes ātrumu. Taču spirālveida starojuma raksta forma galvenokārt ir atkarīga tikai no viena, dominējošā viļņa, kura veidu nosaka spirāles pagrieziena garuma un darbības viļņa garuma attiecība.

Ieviesīsim šādu apzīmējumu:

Darbības viļņa garums brīvā telpā;

T q - strāvas vilnis q-tā tipa spirālē; q=0,1,2…. Vesels skaitlis, kas norāda, cik straumes viļņa periodu iekļaujas vienā spirāles pagriezienā;

V q ir strāvas viļņa izplatīšanās ātrums T q pa spirālvadu;

C ir gaismas ātrums brīvā telpā;

D ir cilindriskās spirāles pagrieziena diametrs.

Ir zināmi trīs cilindriskas spirālveida antenas darbības režīmi:

Kad spirālveida pagrieziena garums ir mazāks par 0,65 (un viļņa garums ir >5D), tajā dominē T 0 vilnis, ko raksturo strāvas fāzes izmaiņas 360 0 robežās vairākos apgriezienos. T 0 vilnis no spirāles gala noved pie stāvviļņu veidošanās, kas veido antenas starojuma modeli. Vilnim T 1 ir ļoti maza amplitūda un tas nepiedalās starojumā. Maksimālais starojums šajā gadījumā tiek iegūts plaknē, kas ir perpendikulāra spirāles asij (4.2.a attēls), un tas nav vērsts šajā plaknē.

Ja pagrieziena garums ir robežās no 0,75-1,3 (viļņa garums attiecīgi = 4D-2,2D), uz tā dominē vilnis T 1, kura fāzes ātrums ir mazāks par gaismas ātrumu V 1 0,82 C. Vilnis T 1 intensīvi izstaro visi pagriezieni, tāpēc spirālē veidojas plūstošs strāvas vilnis, kas veido maksimālo starojumu pa spirāles asi (4.2. b attēls). T0 vilnis, kas atrodas arī uz spirāles, ātri sabrūk visā spirāles garumā, un tā ieguldījums starojuma modelī ir neliels.

Aksiālais starojuma režīms ir galvenais, visbiežāk izmantotais spirālveida antenu darbības režīms, tāpēc par galveno sauc T 1 vilni, kas dominē, ja spirāles stieples garums ir aptuveni vienāds ar darba viļņa garumu.

Ar spirālveida pagrieziena garumu, kas lielāks par 1,5 (šajā gadījumā<2D), на цилиндрической спирали помимо основного типа волны Т 1 возникают волны Т 2 , Т 3 и т.д. Волна Т 1 становится затухающей, в то время как Т 2 имеет постоянную амплитуду и является определяющей в излучении. Максимальное излучение получается в направлениях, образующих острый угол относительно оси антенны, и пространственная диаграмма получается в форме конуса

4.1. attēls - spirālveida antenas ierosmes diagramma.

4.2. attēls - dažāda diametra spirāles un tām atbilstošie starojuma modeļi.

5. Cilindriskās antenas parametru aprēķins

Cilindriskās spirāles parametri ir:

n - spirālveida apgriezienu skaits,

Spirāles leņķis,

R - spirāles rādiuss,

l ir spirāles aksiālais garums,

S — spirālveida solis,

L ir spirāles pagrieziena garums.

Starp šiem parametriem pastāv šādas attiecības (sk. 5.1. attēlu):

5.1.attēls

Spirālveida vijumu diametrs un tinuma solis ir jāizvēlas tā, lai katram pagriezienam būtu polarizācija tuvu apļveida un maksimālais starojums spirāles ass virzienā (Z ass). Turklāt ir nepieciešams, lai lauka intensitāte, ko rada atsevišķi pagriezieni Z ass virzienā, uztveršanas vietā summējas fāzē vai ar nelielu fāzes nobīdi. Saskaņā ar ceļojošo viļņu antenas teoriju maksimālais virziena koeficients tiek iegūts gadījumā, ja fāzes nobīde A1 starp pirmā (no avota) pagrieziena radīto lauka intensitāti un pēdējā pagrieziena radīto lauka intensitāti ir vienāda.

Lai nodrošinātu lauka apļveida vai tuvu tam polarizāciju, kā arī lai nodrošinātu katra pagrieziena intensīvu starojumu Z ass virzienā, nepieciešams, lai pagrieziena garums būtu tuvu.To var izskaidrot šādi. Pieņemsim, ka spoles solis ir bezgalīgi mazs, tad spole veido plakanu rāmi. Kā zināms, spirālveida antenā BV ir tuvu vienotībai. Tāpēc pieņemsim, ka spirālveida antenā notiek ceļojoša viļņa režīms. Pieņemsim arī, ka strāvas izplatīšanās ātrums pa spoli ir vienāds ar gaismas ātrumu. Šajā gadījumā fāzes nobīde starp strāvu pagrieziena sākumā un beigās ir vienāda.

Z ass virzienā lauka intensitātes vektoru Ex un Ey komponentes būs vienāda lieluma Fāzes nobīde starp šīm sastāvdaļām būs vienāda ar /2. Pēdējais izriet no fakta, ka strāvas spoles elementos, kas orientēti paralēli X asij, ir fāzes nobīdes par /2 attiecībā pret strāvu fāzi elementos, kas orientēti paralēli Y asij. Vērtību vienādība Ex un Ey un fāzes nobīde starp tām ir vienāda ar /2 nodrošina apļveida polarizāciju. Ja spoles garums ir vienāds ar gaismas ātrumu un strāvas izplatīšanās ātrums pa vadu ir vienāds ar gaismas ātrumu, tiek nodrošināts arī intensīvs starojums Z ass virzienā. Pēdējo var aptuveni pierādīt šādi. Aplūkosim divus patvaļīgus spoles elementus, kas atrodas simetriski ap centru, piemēram, elementi 1 un 2 (5.2. att.). Katram no šiem elementiem ir maksimālais starojums Z ass virzienā. Šo elementu radītie vektori E Z ass virzienā ir paralēli riņķa pieskarēm punktos 1 un 2. Fāzes nobīde starp strāvām elementi 1 un 2 ceļojošā viļņa režīma dēļ ir vienādi. Turklāt strāvas šajos elementos ir pretējos virzienos, kas ir līdzvērtīgs papildu fāzes nobīdei, kas vienāda ar. Tādējādi abu elementu lauki Z ass virzienā summējas fāzē. Ir viegli parādīt, ka jebkuri divi simetriski izvietoti elementi rada fāzes laukus Z ass virzienā, kas nodrošina intensīvu starojumu šajā virzienā.

Šeit sniegtajā elementārajā spirālveida antenas darbības principa izklāstā nav ņemta vērā visa tajā notiekošo procesu sarežģītība un jo īpaši tas, ka patiesībā no spirāles ir ievērojams enerģijas atspoguļojums. Turklāt vilnis gar antenu izplatās gan tieši pa vadu, gan caur telpisko savienojumu starp pagriezieniem, kas rada sarežģītāku priekšstatu par strāvas sadalījumu.

5.2.attēls.

Lai nodrošinātu lauka apļveida vai tuvu tam polarizāciju, kā arī nodrošinātu katra pagrieziena intensīvu starojumu Z ass virzienā, nepieciešams, lai pagrieziena garums būtu tuvu.

Tinuma soli un spoles diametru izvēlas tā, lai fāzes nobīde starp lauka intensitāti, ko rada spoles pirmais un pēdējais elements, pēc tam tiek saglabāta apļveida polarizācija un maksimālais starojums Z ass virzienā. Tas notiks, ja attiecības ir apmierinātas:

2????????????????

Fāzes nobīde starp pagrieziena sākuma un beigu elementu laukiem, ko nosaka staru ceļa atšķirība no šiem elementiem; - šo elementu lauku fāzes nobīde, ko nosaka šo elementu strāvu fāzes nobīde.

No iepriekš minētā vienādojuma iegūstam attiecību starp L un S, kas atbilst apļveida polarizācijai:

Ja izvēlamies sakarību starp S un L saskaņā ar šo formulu, tad arī fāzes nobīde starp laukiem, ko blakus pagriezieni rada Z virzienā, būs vienāda ar 2. Tādējādi visu antenas pagriezienu lauki summējas fāzē, kas nodrošina maksimālu starojumu virzienā Z. Taču šāds spirālveida antenas darbības režīms neatbilst efektivitātes maksimālajai vērtībai. Maksimālā efektivitāte tiek iegūta, ja fāzes nobīde starp pirmā un otrā apgrieziena laukiem ir vienāda. Lai to izdarītu, jums ir nepieciešams:

kur n ir spirāles apgriezienu skaits.

No (5.3) atrodam sakarību starp un S, kas atbilst efektivitātes koeficienta maksimālajai vērtībai:

Tomēr, ja sakarība (5.4) ir izpildīta, tīri cirkulāra polarizācija nenotiek, un sānu daivu līmenis nedaudz palielinās. Polarizācijas raksturlieluma nevienmērības koeficients spirāles ass virzienā ir vienāds ar:

Ja šīs antenas izvēlas saskaņā ar formulu (5.2) vai (5.4), tad labas virziena īpašības tiek saglabātas ievērojamā diapazonā, kas ir aptuveni no 0,75 līdz 1,3, kur ir vilnis, kuram ir optimāla attiecība starp L, C/V1 , n un S.

Antenas aprēķins:

Sākotnējie dati antenas aprēķinam

Darba viļņa garuma diapazons: min=0,48 m

Sijas platums pusjaudas līmenī - 40 grādi

Antenas ģeometrisko izmēru aprēķins

Izvēlēsimies vidējo viļņa garumu no dotā diapazona:

Pamatojoties uz eksperimentāliem pētījumiem, tika iegūtas šādas empīriskās formulas, kas derīgas 5

Pusjaudas staru kūļa platums, izteikts grādos:

Virziena koeficients (DC) tās ass virzienā:

Ievades pretestība

Spirāles soli var atrast no nosacījuma (5.2), ja nepieciešams iegūt cirkulāru polarizāciju, vai no (5.4), lai iegūtu maksimālu efektivitāti.

Pieņemsim, ka mums ir nepieciešama apļveida polarizācija

spirāles solis ir

Atbilst nosacījumam 12 0<<15 0 , значит мы можем применить формулы, полученные на основании экспериментальных исследований:

Lai noskaidrotu antenas garumu, mēs izsakām l=nS no (5.7), kad ir izpildīts nosacījums (5.9):

Tātad apgriezienu skaits ir vienāds ar:

Lai veiktu turpmākus aprēķinus, noapaļo skaitli n līdz veselam skaitlim: n=8, tad

l=nS=0,986 m (5,14)

Spirāles rādiuss būs vienāds ar (skat. 5.1. att.): no šejienes

Antenas ieejas pretestība aksiālā starojuma režīmā paliek tīri aktīva, jo šajā režīmā spirālvadā tiek izveidots ceļojoša viļņa režīms.

Ļaujiet mums sasniegt maksimālo efektivitāti

Lai antenas starojums būtu aksiāls, mēs ņemam spirāles pagrieziena garumu, kas vienāds ar dotā diapazona vidējo viļņa garumu:

spirāles solis ir

Pagriezienu tinuma leņķis būs vienāds ar:

Atbilst nosacījumam 12 0<<15 0 , значит мы можем применить формулы, полученные на основании экспериментальных исследований:

Lai noskaidrotu antenas garumu, mēs izsakām l=nS no (5.7), kad nosacījums (5.18) ir izpildīts:

Tātad apgriezienu skaits ir vienāds ar:

Lai veiktu turpmākus aprēķinus, noapaļo skaitli n līdz veselam skaitlim: n=6, tad

l=nS=0,846 m (5,23)

Spirāles rādiuss būs vienāds ar:

Stieples garums spirāles uztīšanai būs vienāds ar:

Virziena koeficients:

Ievades pretestība

Abos gadījumos:

Tiek pieņemts, ka ekrāna diska diametrs ir (0,9-1,1) sr

Spirālveida stieples diametrs ir izvēlēts secībā (0,03-0,05) sr

Virziena modeļa aprēķins:

Var aptuveni pieņemt, ka ceļojošā viļņa amplitūda spirālē ir nemainīga. Tad antenas starojuma modeli var attēlot ar viena pagrieziena starojuma modeļa un n daudzvirzienu emitentu masīva starojuma modeļa reizinājumu, kur n ir pagriezienu skaits:

kur ir leņķis attiecībā pret spirāles asi.

Šis tuvinājums ir patiess, jo vairāk, jo vairāk pagriezienu n ir spirālei un jo mazāks ir slīpuma leņķis.

Viena pagrieziena starojuma modeli aptuveni apraksta izteiksme

Režģa koeficients, kā zināms, ir vienāds ar

Pielietots spirālveida antenai

fāzes nobīde starp blakus esošo pagriezienu strāvām. Ņemot vērā, ka C/V1=1,22, lai aprēķinātu cilindriskas spirālveida antenas starojuma modeli, iegūstam šādu aptuvenu izteiksmi:

Rezultātā, iegūstot maksimālo virzienu, mums būs starojuma modeļi trīs viļņu garumiem: min, vid., max:

Iegūstot apļveida polarizāciju, mums būs starojuma modeļi trīs viļņu garumiem: min, vid., max:

Antenas saskaņošana ar koaksiālo (Zв = 75 omi)

Ir vairāki veidi, kā saskaņot antenu ar koaksi:

Saskaņošana ar ceturtdaļas viļņu transformatoru:

Antenas ar ieejas pretestību Z3=120 omi saskaņošana ar koaksiālo Z1=75 omi tiek veikta ar koaksiālo gabalu ar =95 omi, garums L==0,14m un antenu ar ieejas pretestību Z3=154. Omi ar koaksiālo ar = 110 omi

Koaksiālo konisko līniju saskaņošana

Saskaņošana tiek veikta ar neatstarojošiem konusiem, kuru garums ir vesels pusviļņu skaits, veidojot vadītājus atbilstošu lineāru konusu formā. Turklāt, jo garāka ir atbilstošā saite (vairāk pusviļņu ir sakrauts), jo labāka būs saskaņošana ar antenu.

6. Secinājumi par paveikto

spirālveida antenas starojuma polarizācija

Kursa projekta aizpildīšanas procesā tika veikts viena pavediena cilindriskas spirālveida antenas aprēķins: antenas ģeometriskie izmēri un antenas starojuma raksturlielumi. Tā kā spirālveida antenas darbība ir balstīta uz apļveida polarizāciju, šāda veida antenas tiek klasificētas kā plaša diapazona antena. Zemāk ir iegūtie rezultāti:

spirālveida solis S = 0,053 m;

spirālveida pagrieziena garums = 0,192 m;

spirāles rādiuss = 0,03 m;

spirāles garums Lz = 0,567 m;

Virziena koeficients D = 30 dB;

antenas ieejas pretestība Rin = 31,7 Ohm;

spirālveida apgriezienu skaits N = 6;

spirālveida tinuma leņķis = 16 grādi;

antenas diska diametrs = 0,652 m;

darba viļņa garums = 0,175 m.

Izmantoto avotu saraksts

Aizenbergs G.Z., Jampoļskis V.G., Terešins O.N. VHF antenas.- M.: Svyaz, 1971. 2 daļās.

Žuks M.S., Moločkovs Ju.B. Objektīvu, skenēšanas, plaša diapazona antenu un padevēju ierīču projektēšana. - M.: Enerģētika, 1973.- 440 lpp.

Voskresenskis D.I. Antenu bloku un to izstarojošo elementu aprēķins un projektēšana

Yurtsev O.A.,... Spirālveida antenas. - M.: Padomju radio, 1974. - 224 lpp.

"Senmetru viļņu pārraides līnijas", I-II daļa. Per. no angļu valodas, red. G.A.Remeža. Izdevniecība "Sov.radio", 1961.g

Ne vienmēr ir ieteicams iegādāties labu antenu savai mājai. It īpaši, ja viņu ik pa laikam apciemo. Būtība ir ne tik daudz izmaksās, bet gan tajā, ka pēc kāda laika tās var nebūt. Tāpēc daudzi cilvēki dod priekšroku paši izgatavot antenu savai mājai. Izmaksas minimālas, kvalitāte laba. Un pats galvenais ir tas, ka TV antenu ar savām rokām var izgatavot pusstundas vai stundas laikā un pēc tam, ja nepieciešams, var viegli atkārtot...

Digitālā televīzija DVB-T2 formātā tiek pārraidīta UHF diapazonā, un vai nu ir digitālais signāls, vai tā nav. Ja signāls tiek uztverts, attēls ir labas kvalitātes. Sakarā ar šo. Jebkura decimetra antena ir piemērota digitālās televīzijas uztveršanai. Daudzi radioamatieri ir pazīstami ar TV antenu, ko sauc par “zigzagu” vai “astoto figūru”. Šo DIY TV antenu var salikt burtiski dažu minūšu laikā.

Lai samazinātu traucējumu apjomu, aiz antenas tiek novietots reflektors. Attālums starp antenu un reflektoru tiek izvēlēts eksperimentāli - atbilstoši attēla “tīrībai”.
Stiklam var piestiprināt foliju un iegūt labu signālu...
Labākais variants ir vara caurule vai stieple, tā labi liecas un ir viegli saliekta.

To ir ļoti vienkārši izgatavot, materiāls ir jebkurš vadošs metāls: caurule, stienis, stieple, sloksne, stūris. Neskatoties uz vienkāršību, viņa to labi pieņem. Tas izskatās kā divi kvadrāti (rombi), kas savienoti viens ar otru. Oriģinālā aiz kvadrāta ir atstarotājs uzticamākai signāla uztveršanai. Bet tas ir vairāk vajadzīgs analogajiem signāliem. Lai uztvertu digitālo televīziju, varat iztikt bez tā vai instalēt to vēlāk, ja uztveršana ir pārāk vāja.

Materiāli

Šai paštaisītai TV antenai optimāla ir vara vai alumīnija stieple ar diametru 2-5 mm. Šajā gadījumā visu var izdarīt burtiski stundas laikā. Varat arī izmantot cauruli, stūri, vara vai alumīnija sloksni, bet jums būs nepieciešama kāda veida ierīce, lai saliektu rāmjus vēlamajā formā. Stiepli var saliekt ar āmuru, nostiprinot to skrūvspīlē.

Jums būs nepieciešams arī vajadzīgā garuma koaksiālās antenas kabelis, televizora savienotājam piemērots spraudnis un sava veida stiprinājums pašai antenai. Kabeli var ņemt ar pretestību 75 omi un 50 omi (otrais variants ir sliktāks). Ja ar savām rokām izgatavojat TV antenu uzstādīšanai ārpus telpām, pievērsiet uzmanību izolācijas kvalitātei.

Montāža ir atkarīga no tā, kur jūs gatavojaties pakārt savu paštaisīto antenu digitālajai televīzijai. Augšējos stāvos to var mēģināt izmantot kā mājas dekoru un pakārt uz aizkariem. Tad jums ir vajadzīgas lielas tapas. Dachā vai, ja uz jumta paņemat paštaisītu TV antenu, jums tā būs jāpiestiprina pie staba. Šajā gadījumā meklējiet piemērotus stiprinājumus. Lai strādātu, jums būs nepieciešams arī lodāmurs, smilšpapīrs un/vai vīle, kā arī adatas vīle.

Vai jums ir nepieciešams aprēķins?

Lai saņemtu digitālo signālu, nav nepieciešams skaitīt viļņa garumu. Vienkārši ieteicams antenu padarīt platjoslas savienojumu, lai saņemtu pēc iespējas vairāk signālu. Lai to izdarītu, tika veiktas dažas izmaiņas sākotnējā dizainā (attēlā iepriekš) (turpmāk tekstā).

Ja vēlaties, varat veikt aprēķinus. Lai to izdarītu, jānoskaidro, kādā viļņa garumā signāls tiek pārraidīts, jāsadala ar 4 un jāiegūst vajadzīgā kvadrāta mala. Lai iegūtu vajadzīgo attālumu starp abām antenas daļām, izveidojiet dimantu ārējās malas nedaudz garākas, bet iekšējās - īsākas.

Astoņskaitļa antenas rasējums digitālās TV uztveršanai

• Taisnstūra (B2) “iekšējās” malas garums ir 13 cm,
• “ārējais” (B1) - 14 cm.

Garumu atšķirības dēļ starp kvadrātiem veidojas attālums (tos nedrīkst savienot). Divas galējās daļas ir izgatavotas par 1 cm garākas, lai varētu salocīt cilpu, pie kuras ir pielodēts koaksiālās antenas kabelis.

Rāmja izgatavošana

Ja saskaita visus garumus, sanāk 112 cm.Nogriež vadu vai kādu materiālu, kas tev ir, paņem knaibles un lineālu un sāc locīties. Leņķiem jābūt aptuveni 90°. Jūs varat nedaudz kļūdīties ar sānu garumiem - tas nav liktenīgs. Tas izrādās šādi:

• Pirmā sadaļa ir 13 cm + 1 cm uz vienu cilpu. Cilpu var uzreiz saliekt.
• Divas sekcijas pa 14 cm katra.
• Divi 13 cm katrs, bet ar pagriezienu pretējā virzienā - tas ir lēciena punkts uz otro kvadrātu.
• Atkal divi 14 cm katrs.
• Pēdējais ir 13 cm + 1 cm uz cilpu.

Pats antenas rāmis ir gatavs. Ja viss tika izdarīts pareizi, starp abām pusēm pa vidu būs 1,5-2 cm attālums.Var būt nelielas neatbilstības. Tālāk mēs notīrām cilpas un lieces punktu līdz tukšam metālam (apstrādājiet to ar smalkgraudainu smilšpapīru) un skārdam. Savienojiet abas cilpas un saspiediet tās ar knaiblēm, lai tās cieši noturētu.

Kabeļa sagatavošana

Mēs paņemam antenas kabeli un rūpīgi notīrām to. Kā to izdarīt, ir parādīts soli pa solim fotoattēlā. Jums ir jānoņem kabelis no abām pusēm. Viena mala tiks piestiprināta antenai. Te izlobojam tā, lai stieple izlīp 2 cm Ja sanāk vairāk, tad lieko (vēlāk) var nogriezt. Sagrieziet sietu (foliju) un sapiniet saišķī. Izrādījās, ka tie ir divi konduktori. Viens ir kabeļa centrālais viendzīslas, otrais ir savīts no daudziem pītiem vadiem. Abas ir vajadzīgas un jākonstatē.

Mēs pielodējam spraudni uz otro malu. Šeit pietiek ar 1 cm garumu. Izveidojiet arī divus vadītājus un skārda tos.

Noslaukiet spraudni vietās, kur mēs lodēsim ar spirtu vai šķīdinātāju, un notīriet to ar smirģeli (var izmantot adatas vīli). Novietojiet kontaktdakšas plastmasas daļu uz kabeļa, tagad varat sākt lodēšanu. Spraudņa centrālajai izejai mēs pielodējam monokodolu, bet sānu izvadei - daudzkodolu pagriezienu. Pēdējā lieta ir saspiest satvērienu ap izolāciju.

Tad jūs varat vienkārši pieskrūvēt plastmasas galu un piepildīt to ar līmi vai nevadošu hermētiķi (tas ir svarīgi). Kamēr līme/hermētiķis nav sacietējis, ātri salieciet aizbāzni (uzskrūvējiet plastmasas daļu) un noņemiet lieko savienojumu. Tātad spraudnis būs gandrīz mūžīgs.

DIY DVB-T2 TV antena: montāža

Tagad atliek tikai savienot kabeli un rāmi. Tā kā mēs nebijām piesaistīti konkrētam kanālam, mēs pielodēsim kabeli līdz vidējam punktam. Tas palielinās antenas platjoslu - tiks uztverti vairāk kanālu. Tāpēc mēs pielodējam otru nogriezto kabeļa galu uz abām pusēm pa vidu (tās, kuras bija notīrītas un alvas). Vēl viena atšķirība no “oriģinālās versijas” ir tāda, ka kabelis nav jāvelk ap rāmi un apakšā nav jālodē. Tas arī paplašinās uztveršanas diapazonu.

Samontēto antenu var pārbaudīt. Ja uztveršana ir normāla, varat pabeigt montāžu - aizpildiet lodēšanas vietas ar hermētiķi. Ja uztveršana ir slikta, vispirms mēģiniet atrast vietu, kur makšķerēt ir labāk. Ja nav pozitīvu izmaiņu, varat mēģināt nomainīt kabeli. Lai vienkāršotu eksperimentu, varat izmantot parastās telefona nūdeles. Tas maksā santīmu. Pielodējiet tam spraudni un rāmi. Izmēģiniet to kopā ar viņu. Ja tas fiksējas labāk, tas ir slikts kabelis. Principā jūs varat strādāt ar “nūdelēm”, bet ne ilgi - tās ātri kļūs nelietojamas. Labāk, protams, uzstādīt parasto antenas kabeli.

Lai aizsargātu kabeļa un antenas rāmja savienojumu no atmosfēras ietekmes, lodēšanas vietas var aptīt ar parasto elektrisko lenti. Bet šī metode ir neuzticama. Ja atceraties, pirms lodēšanas varat uzlikt vairākas termosarūkošās caurules, lai tās izolētu. Bet visdrošākais veids ir visu piepildīt ar līmi vai hermētiķi (tiem nevajadzētu vadīt strāvu). Kā “korpusu” var izmantot vākus 5-6 litru ūdens baloniem, parastos plastmasas vāciņus burciņām u.c. Pareizajās vietās veicam ievilkumus - lai rāmis tajās “iesēžas”, neaizmirstiet par kabeļa izeju. Piepildiet to ar blīvēšanas maisījumu un pagaidiet, līdz tas sacietē. Tas ir viss, jūsu DIY TV antena digitālās televīzijas uztveršanai ir gatava.

Pašdarināta dubultā un trīskāršā kvadrātveida antena

Šī ir šaurjoslas antena, ko izmanto, ja nepieciešams uztvert vāju signālu. Tas var pat palīdzēt, ja vājāku signālu “aizsērē” spēcīgāks signāls. Vienīgais trūkums ir tas, ka jums ir nepieciešama precīza orientācija uz avotu. To pašu dizainu var izveidot digitālās televīzijas uztveršanai.

Varat arī izgatavot piecus kadrus - pārliecinātākai uztveršanai
Nav vēlams krāsot vai lakot - uztveršana pasliktinās. Tas ir iespējams tikai tiešā raidītāja tuvumā

Šīs konstrukcijas priekšrocības ir tādas, ka uztveršana būs uzticama pat ievērojamā attālumā no atkārtotāja. Jums tikai īpaši jānoskaidro apraides frekvence, jāsaglabā kadru izmēri un atbilstošā ierīce.

Konstrukcija un materiāli

Tas ir izgatavots no caurulēm vai stieples:

• 1-5 TV kanālu MV diapazons - caurules (vara, misiņš, alumīnijs) ar diametru 10-20 mm;
• 6-12 TV kanālu MV diapazons - caurules (vara, misiņš, alumīnijs) 8-15 mm;
• UHF diapazons - vara vai misiņa stieple ar diametru 3-6 mm.

Dubultā kvadrātveida antena sastāv no diviem rāmjiem, kas savienoti ar divām bultiņām - augšējo un apakšējo. Mazāks rāmis ir vibrators, jo lielāks ir atstarotājs. Antena, kas sastāv no trim kadriem, nodrošina lielāku pastiprinājumu. Trešo, mazāko kvadrātu sauc par direktoru.

Augšējā izlice savieno rāmju vidu un var būt no metāla. Apakšējais ir izgatavots no izolācijas materiāla (teksolīts, gettinax, koka dēlis). Rāmji jāuzstāda tā, lai to centri (diagonāļu krustošanās punkti) atrastos vienā taisnā līnijā. Un šai taisnei jābūt vērstai uz raidītāju.

Aktīvajam rāmim - vibratoram - ir atvērta ķēde. Tās gali ir pieskrūvēti pie tekstolīta plāksnes ar izmēru 30*60 mm. Ja rāmji ir izgatavoti no caurules, malas ir saplacinātas, tajās tiek izveidoti caurumi un caur tiem tiek piestiprināta apakšējā bultiņa.

Šīs antenas mastam jābūt kokam. Vismaz tā augšdaļa. Turklāt koka daļai jāsākas vismaz 1,5 metru attālumā no antenas rāmju līmeņa.

Izmēri

Visi izmēri šīs televizora antenas izgatavošanai ar savām rokām ir norādīti tabulās. Pirmā tabula ir paredzēta skaitītāja diapazonam, otrā ir decimetra diapazonam.

Trīs kadru antenās attālums starp vibratora (vidējā) rāmja galiem ir lielāks - 50 mm. Citi izmēri ir norādīti tabulās.

Aktīvā rāmja (vibratora) pievienošana, izmantojot īssavienojumu

Tā kā rāmis ir simetriska ierīce un tam jābūt savienotam ar asimetrisku koaksiālās antenas kabeli, ir nepieciešama atbilstoša ierīce. Šajā gadījumā parasti tiek izmantota balansējošā īssavienojuma cilpa. Tas ir izgatavots no antenas kabeļa gabaliem. Labo segmentu sauc par "cilpu", kreiso - par "padevēju". Padevēja un kabeļa savienojuma vietā ir pievienots kabelis, kas iet uz televizoru. Segmentu garums tiek izvēlēts, pamatojoties uz saņemtā signāla viļņa garumu (sk. tabulu).

Īss stieples gabals (cilpa) tiek nogriezts vienā galā, noņemot alumīnija sietu un savijot pinumu ciešā saišķī. Tā centrālo vadītāju var nogriezt līdz izolācijai, jo tam nav nozīmes. Arī padevējs ir nogriezts. Arī šeit alumīnija ekrāns tiek noņemts un bize ir savīta saišķī, ​​bet centrālais vadītājs paliek.

Turpmākā montāža notiek šādi:

• Kabeļa pinums un padevēja centrālais vadītājs ir pielodēti aktīvā rāmja (vibratora) kreisajā galā.
• Padevēja pinums ir pielodēts pie vibratora labā gala.
• Kabeļa apakšējais gals (pinums) ir savienots ar padeves pinumu, izmantojot stingru metāla džemperi (var izmantot stiepli, tikai pārliecinieties, ka ir labs kontakts ar pinumu). Papildus elektriskajam savienojumam tas nosaka arī attālumu starp atbilstošās ierīces sekcijām. Metāla džempera vietā jūs varat savīt kabeļa apakšējās daļas pinumu saišķī (noņemiet izolāciju šajā vietā, noņemiet ekrānu, sarullējiet to saišķī). Lai nodrošinātu labu kontaktu, pielodējiet saiņus kopā ar zemu kūstošu lodmetālu.
• Kabeļu daļām jābūt paralēlām. Attālums starp tiem ir aptuveni 50 mm (iespējamas dažas novirzes). Lai fiksētu attālumu, tiek izmantotas skavas, kas izgatavotas no dielektriska materiāla. Jūs varat arī piestiprināt pieskaņotu ierīci, piemēram, tekstolīta plāksnei.
• Kabelis, kas ved uz televizoru, ir pielodēts padeves apakšā. Pīts ir savienots ar pinumu, centrālais vadītājs ar centrālo vadītāju. Lai samazinātu savienojumu skaitu, televizora padevēju un kabeli var izveidot vienu. Tikai tajā vietā, kur jābeidzas padevējam, ir jānoņem izolācija, lai varētu uzstādīt džemperi.

Šī atbilstošā ierīce ļauj atbrīvoties no trokšņa, izplūdušām kontūrām un otrā izplūduma attēla. Tas ir īpaši noderīgi lielā attālumā no raidītāja, kad signāls ir aizsērējis ar traucējumiem.

Vēl viena trīskāršā kvadrāta variācija

Lai nepieslēgtu īsslēgtu cilpu, trīskāršās kvadrātveida antenas vibrators ir izgatavots iegarens. Šajā gadījumā jūs varat pievienot kabeli tieši pie rāmja, kā parādīts attēlā. Katrā gadījumā atsevišķi nosaka tikai augstumu, kādā tiek pielodēts antenas vads. Pēc antenas montāžas tiek veikta “testēšana”. Kabelis ir pievienots televizoram, centrālais vads un pinums tiek pārvietoti uz augšu/uz leju, panākot labāku attēlu. Pozīcijā, kur attēls būs visskaidrākais, tiek pielodēti antenas kabeļu atzari, un lodēšanas vietas ir izolētas. Pozīcija var būt jebkura - no apakšējā džempera līdz pārejas punktam uz rāmi.

Dažreiz viena antena nedod vēlamo efektu. Signāls izrādās vājš attēls - melnbalts. Šajā gadījumā standarta risinājums ir uzstādīt televīzijas signāla pastiprinātāju.

Vienkāršākā antena vasaras rezidencei ir izgatavota no metāla kārbām

Lai izgatavotu šo televīzijas antenu, papildus kabelim būs nepieciešamas tikai divas alumīnija vai skārda kannas un koka dēļa vai plastmasas caurules gabals. Kannām jābūt metāla. Var paņemt alumīnija alus alu, vai arī skārda alu. Galvenais nosacījums, lai sienas būtu gludas (nav rievotas).

Burkas nomazgā un žāvē. Koaksiālā vada gals tiek nogriezts - pagriežot pītos pavedienus un notīrot centrālo kodolu no izolācijas, tiek iegūti divi vadītāji. Tie ir piesaistīti bankām. Ja jūs zināt, kā, varat to pielodēt. Nē - paņemiet divas mazas pašvītņojošas skrūves ar plakanām galviņām (ģipškartona plāksnēm varat izmantot “blusas”), pagrieziet cilpu vadītāju galos, izvelciet cauri pašvītņojošo skrūvi ar tai uzstādītu paplāksni un pieskrūvējiet to uz kannu. Tieši pirms tam ir jānotīra kannas metāls, noņemot nogulsnes, izmantojot smalkgraudainu smilšpapīru.

Kannas ir nostiprinātas pie stieņa. Attālums starp tiem tiek izvēlēts individuāli - pēc labākā attēla. Nevajag cerēt uz brīnumu - būs viens vai divi kanāli normālā kvalitātē, vai varbūt ne... Tas atkarīgs no retranslatora stāvokļa, koridora “tīrības”, cik pareizi orientēta antena. .. Bet kā izeja ārkārtas situācijā, šī ir lieliska iespēja.

Vienkārša Wi-Fi antena, kas izgatavota no metāla kārbas

Antenu Wi-Fi signāla uztveršanai var izgatavot arī no improvizētiem līdzekļiem - no skārda kārbas. Šo DIY TV antenu var salikt pusstundas laikā. Tas ir, ja jūs darāt visu lēnām. Burkai jābūt no metāla, ar gludām sienām. Augstas un šauras konservēšanas burkas darbojas lieliski. Ja uz ielas uzstādīsit paštaisītu antenu, atrodiet burku ar plastmasas vāku (kā fotoattēlā). Kabelis ir koaksiāla antena ar pretestību 75 omi.

Papildus kārbai un kabelim jums būs nepieciešams arī:

• RF-N savienotājs;
• vara vai misiņa stieples gabals ar diametru 2 mm un garumu 40 mm;
• kabelis ar Wi-Fi kartei vai adapterim piemērotu ligzdu.

Wi-Fi raidītāji darbojas ar frekvenci 2,4 GHz ar viļņa garumu 124 mm. Tāpēc burku ieteicams izvēlēties tādu, lai tās augstums būtu vismaz 3/4 no viļņa garuma. Šajā gadījumā labāk, lai tas būtu lielāks par 93 mm. Kannas diametram jābūt pēc iespējas tuvākam pusei no viļņa garuma - 62 mm konkrētajam kanālam. Var būt dažas novirzes, bet jo tuvāk ideālam, jo ​​labāk.

Izmēri un montāža

Saliekot, burkā tiek izveidots caurums. Tas jānovieto stingri vēlamajā vietā. Pēc tam signāls tiks pastiprināts vairākas reizes. Tas ir atkarīgs no izvēlētās burkas diametra. Visi parametri ir parādīti tabulā. Jūs izmērāt precīzu savas kannas diametru, atrodat pareizo dūrienu, un jums ir visi pareizie izmēri.

Procedūra ir šāda:

Jūs varat iztikt bez RF savienotāja, taču ar to viss ir daudz vienkāršāk - emitētāju ir vieglāk novietot vertikāli uz augšu, savienot kabeli, kas iet uz maršrutētāju vai Wi-Fi karti.

Frekvencēs virs 300 MHz un augstākām plaši tiek izmantotas cilindriskas spirālveida ceļojošo viļņu antenas. Viena no spirālveida antenas versijām ir parādīta 1. att. Tā ir spirāle ar diametru D un līkumainais piķis S, un metāla atstarotājs, kas izgatavots diska vai kvadrāta formā ar izmēru ≈ 2D.

Atkarībā no ģeometriskajiem parametriem (spoles perimetra elektriskā garuma Ar un elektriskās spirāles soļa garums S) spirālveida antena, tajā var uzbudināt dažāda veida viļņus (režīmus). Vislielākā ietekme uz antenas starojuma raksturu ir fāzu attiecībai starp blakus esošajiem spirāles pagriezieniem.

Mūs interesē T1 vilnis (2. att.), kam raksturīga 360 grādu starpība strāvu fāzēs blakus pagriezienos.

Vilnis T1 veidojas, kad spoles perimetra elektriskais garums ir tuvu viļņa garumam λ , savukārt spirālveida antena darbojas aksiālā starojuma režīmā (maksimālais starojums sakrīt ar spirāles asi).

Optimālie spirāles antenas izmēri:

• Spoles diametrs D=λ/π
• Spirālveida solis S=0,25λ
• Spirālveida leņķis α=12°

Antenas ieejas pretestība, ievērojot 12°≤α≤15°, 0,75λ<с<1,33 λ un pagriezienu skaits n>3 vienāds:

RA ≈140 s/λ(ohm)

Starojuma modeļa galvenās daivas platums pusjaudas līmenī:

θ0,5 =52· λ/s· √nS/λ (grādi)

3. attēlā parādīts spirālveida antenas starojuma modeļa aprēķina rezultāts vertikālā un horizontālā plaknē, izmantojot programmu MMANA.

3. att. Spirālveida antenas starojuma shēma.

Cilindriskās spirālveida antenas, kas darbojas T1 viļņu režīmā, ir cirkulāri polarizētas. Saņemot signālu ar antenu ar lineāro polarizāciju (vertikāli vai horizontāli), signāls tiks vājināts par 3 dB (divreiz). Lai no tā izvairītos, var izmantot divu spirālveida antenu sistēmu ar pretēju spirāles tinuma virzienu un padotu fāzē, kas atrodas 0,5 λ vai 1,5 λ attālumā (4. att.).

Šādas antenas sistēmas ieejas pretestība būs vienāda ar 67,6 omi, kas labi saskan ar koaksiālā kabeļa raksturīgo pretestību (SWR 1,1 un 1,35 attiecīgi 75 un 50 omi kabeļiem). Sekcijas vienvada līnijas (5. att.) raksturīgā pretestība ab jāatbilst spirālveida antenas ieejas pretestībai (≈140 omi). Lai to izdarītu, ir jāsaglabā attiecība e/d vienāds ar ≈2,75.

Lai saskaņotu vienu antenu vai antenu sistēmu, kas sastāv no trim vai vairākām antenām, šajā gadījumā varat izmantot eksponenciālās saskaņošanas transformatoru, kas veidots lentveida līnijas veidā (6. att.). Eksponenciālai līnijai viļņu pretestība mainās visā tās garumā saskaņā ar likumu:

Z 0 (x) = Z 01 e bx , Kur

Z 01- līnijas raksturīgā pretestība ieejā

Z0(x)- līnijas raksturīgā pretestība posmā, kas atrodas attālumā X no tā sākuma

b- parametrs, kas parāda līnijas pretestības izmaiņu ātrumu

Atkarībā no SWR un zināmās viļņu pretestības attiecības Z02 /Z01 līnijas beigās un sākumā tās minimālo garumu aprēķina, izmantojot formulu:

, Kur ;

7. attēlā parādīts eksponenciālās saskaņošanas transformators, kas paredzēts 140 omu un 50 omu pretestības saskaņošanai ar frekvenci 2450 MHz ar SWR 1,2. Attālums e vienāds ar 7 mm, dielektrisks - gaiss (ε=1), materiāla biezums d 1 mm.

Sakarā ar elektrisko parametru lielo pastiprinājumu un stabilitāti, zemas jutības pret ārējiem faktoriem un ģeometrijas novirzēm dēļ cilindriskās spirālveida antenas var plaši izmantot sakaru un drošības sistēmās tālsatiksmes sakariem.

Literatūra

Sazonovs D.M. Antenas un mikroviļņu ierīces.

Benkovskis Z., Lipinskis E. Amatieru HF un VHF antenas.

Uronovs L.G.

TechnoSphere LLC, 2011

Spirālveida antena pieder ceļojošo viļņu antenu klasei. Tās galvenais darbības diapazons ir decimetrs un centimetrs. Tas pieder pie virsmas antenu klases. Tās galvenais elements ir spirāle, kas savienota ar koaksiālo līniju. Spirāle rada starojuma modeli divu daivu veidā, kas izstaro gar tās asi dažādos virzienos.

Spirālveida antenas ir cilindriskas, plakanas un koniskas. Ja nepieciešamais darbības diapazona platums ir 50% vai mazāks, tad antenā tiek izmantota cilindriska spirāle. Koniskā spirāle palielina uztveršanas diapazonu divas reizes, salīdzinot ar cilindrisko. Un plakanie jau dod divdesmitkārtīgu pārsvaru. Vispopulārākā uztveršanai VHF frekvenču diapazonā ir cilindriska radio antena ar apļveida polarizāciju un lielu izejas signāla pastiprinājumu.

Antenas ierīce

Galvenā antenas daļa ir satīts vadītājs. Šeit, kā likums, tiek izmantota vara, misiņa vai tērauda stieple. Tam ir pievienots padevējs. Tas ir paredzēts, lai pārraidītu signālu no spirāles uz tīklu (uztvērējs) un apgrieztā secībā (raidītājs). Padevēji ir atvērta un slēgta tipa. Atvērtā tipa padevēji ir neekranēti viļņvadi. Un slēgtajam tipam ir īpašs vairogs pret traucējumiem, kas padara elektromagnētisko lauku aizsargātu no ārējām ietekmēm. Atkarībā no signāla frekvences tiek noteikts šāds padeves dizains:

Līdz 3 MHz: ekranēti un neekranēti vadu tīkli;

3 MHz līdz 3 GHz: koaksiālie vadi;

No 3 GHz līdz 300 GHz: metāla un dielektriskie viļņvadi;

Virs 300 GHz: kvazioptiskas līnijas.

Vēl viens antenas elements bija atstarotājs. Tās mērķis ir fokusēt signālu uz spirāli. Tas ir izgatavots galvenokārt no alumīnija. Antenas pamatne ir rāmis ar zemu dielektrisko konstanti, piemēram, putas vai plastmasa.

Galvenās antenas izmēru aprēķins

Spirālveida antenas aprēķins sākas ar spirāles galveno izmēru noteikšanu. Viņi ir:

Pagriezienu skaits n;

Spirāles leņķis a;

Spirāles diametrs D;

Spirālveida solis S;

Atstarotāja diametrs 2D.

Pirmā lieta, kas jāsaprot, veidojot spirālveida antenu, ir tas, ka tā ir viļņu rezonators (pastiprinātājs). Tās iezīme bija tā augstā ieejas pretestība.

Tajā ierosināto viļņu veids ir atkarīgs no pastiprināšanas ķēdes ģeometriskajiem izmēriem. Blakus esošie spirāles pagriezieni ļoti spēcīgi ietekmē starojuma raksturu. Optimālās attiecības:

D=λ/π, kur λ ir viļņa garums, π=3,14

Jo λ ir vērtība, kas mainās un ir atkarīga no biežuma, tad aprēķinos tiek ņemtas šī rādītāja vidējās vērtības, kas aprēķinātas, izmantojot formulas:

λ min= c/f max; λ max= c/f min, kur c=3×10 8 m/sek. (gaismas ātrums) un f max, f min - maksimālā un minimālā signāla frekvences parametrs.

λ av=1/2 (λ min+ λ max)

n = L/S, kur L ir kopējais antenas garums, ko nosaka pēc formulas:

L= (61˚/Ω) 2 λ avg, kur Ω ir antenas virziena koeficients atkarībā no polarizācijas (ņemts no atsauces grāmatām).

Klasifikācija pēc darbības diapazona

Saskaņā ar galveno frekvenču diapazonu raidīšanas un uztveršanas ierīces ir:

1. Šaurjosla. Stara platums un ieejas pretestība ir ļoti atkarīga no frekvences. Tas liek domāt, ka antena var darboties bez pārskaņošanas tikai šaurā viļņu garuma spektrā, aptuveni 10% no relatīvās frekvenču joslas.

2. Plašs diapazons. Šādas antenas var darboties plašā frekvenču spektrā. Bet to galvenie parametri (virziena pastiprinājums, starojuma modelis utt.) joprojām ir atkarīgi no viļņa garuma izmaiņām, bet ne tik lielā mērā kā šaurjoslas parametri.

3. Frekvences neatkarīgs. Tiek uzskatīts, ka šeit galvenie parametri nemainās, mainoties frekvencei. Šādām antenām ir aktīvs reģions. Tam ir iespēja pārvietoties pa antenu, nemainot tās ģeometriskos izmērus atkarībā no viļņa garuma izmaiņām.

Visizplatītākās ir otrā un trešā veida spirālveida antenas. Pirmais veids tiek izmantots, ja nepieciešama lielāka signāla “skaidrība” noteiktā frekvencē.

Savas antenas izgatavošana

Nozare piedāvā lielu antenu izvēli. Cenu dažādība var svārstīties no vairākiem simtiem līdz vairākiem tūkstošiem rubļu. Ir antenas televīzijai, satelīta uztveršanai un telefonijai. Bet jūs varat izgatavot spirālveida antenu ar savām rokām. Tas nav tik grūti. Īpaši populāras ir Wi-Fi spirālveida antenas.

Tie ir īpaši svarīgi, ja ir nepieciešams pastiprināt signālu no maršrutētāja lielā mājā. Lai to izdarītu, jums būs nepieciešama vara stieple ar šķērsgriezumu 2-3 mm 2 un garumu 120 cm. Ir nepieciešams veikt 6 pagriezienus ar diametru 45 mm. Lai to izdarītu, varat izmantot atbilstoša izmēra cauruli. Labi darbojas lāpstas kāts (tam ir aptuveni vienāds diametrs). Mēs aptinam vadu un iegūstam spirāli ar sešiem pagriezieniem. Atlikušo galu noliecam tā, lai tas vienmērīgi izietu cauri spirāles asij, to “atkārtojot”. Skrūves daļu izstiepjam tā, lai attālums starp pagriezieniem būtu 28-30 mm robežās. Tad mēs turpinām izgatavot atstarotāju.

Šim nolūkam ir piemērots alumīnija gabals, kura izmēri ir 15 × 15 cm un 1,5 mm biezs. No šīs sagataves mēs izveidojam apli ar diametru 120 mm, nogriežot nevajadzīgas malas. Izurbiet 2 mm caurumu apļa centrā. Mēs ievietojam tajā spirāles galu un pielodējam abas daļas vienu pie otra. Antena ir gatava. Tagad jums ir jānoņem starojuma vads no maršrutētāja antenas moduļa. Un pielodējiet vadu galu uz antenas galu, kas iziet no reflektora.

433 MHz antenas īpašības

Pirmkārt, jāsaka, ka radioviļņus ar frekvenci 433 MHz, izplatoties, labi absorbē zeme un dažādi šķēršļi. Lai to pārraidītu, tiek izmantoti mazjaudas raidītāji. Parasti šo frekvenci izmanto dažādas drošības ierīces. To īpaši izmanto Krievijā, lai neradītu traucējumus ēterā. 433 MHz spirāles antenai nepieciešama lielāka izejas signāla attiecība.

Vēl viena iezīme, izmantojot šādu raiduztvērēju aprīkojumu, ir tāda, ka šāda diapazona viļņiem ir iespēja pievienot tiešo un atstaroto viļņu fāzes no virsmas. Tas var vai nu pastiprināt signālu, vai arī to vājināt. No iepriekš minētā varam secināt, ka “labākās” uztveršanas izvēle ir atkarīga no individuālas antenas pozīcijas regulēšanas.

Pašdarināta antena 433 MHz

Ar savām rokām ir viegli izveidot 433 MHz spirāles antenu. Tas ir ļoti kompakts. Lai to izdarītu, jums būs nepieciešams neliels vara, misiņa vai tērauda stieples gabals. Varat arī vienkārši izmantot vadu. Stieples diametram jābūt 1 mm. Mēs uztinam 17 pagriezienus uz serdeņa ar diametru 5 mm. Mēs izstiepjam skrūves līniju tā, lai tās garums būtu 30 mm. Ar šiem izmēriem mēs pārbaudām antenu signāla uztveršanai. Mainot attālumu starp pagriezieniem, izstiepjot un saspiežot spirāli, mēs panākam labāku signāla kvalitāti. Bet jums jāzina, ka šāda antena ir ļoti jutīga pret dažādiem tai tuvu pietuvinātiem objektiem.

UHF uztveršanas antena

Lai uztvertu televīzijas signālu, ir nepieciešamas UHF spirālveida antenas. Pēc konstrukcijas tie sastāv no divām daļām: atstarotāja un spirāles.

Spirālei labāk izmantot varu - tam ir mazāka pretestība un līdz ar to mazāks signāla zudums. Formulas tā aprēķināšanai:

Spirāles kopējais garums ir L=30000/f, kur f ir signāla frekvence (MHz);

Spirālveida solis S= 0,24 L;

Spoles diametrs D=0,31/L;

Spirālvada diametrs d ≈ 0,01L;

Atstarotāja diametrs 0,8 nS, kur n ir apgriezienu skaits;

Attālums līdz ekrānam H= 0,2 L.

Iegūt:

K=10×lg(15(1/L)2nS/L)

Atstarotāja kauss ir izgatavots no alumīnija.

Cita veida raiduztvērēju iekārtas

Retāk sastopamas konusveida un plakanas spirālveida antenas. Tas ir saistīts ar to ražošanas grūtībām, lai gan tiem ir labākas īpašības signāla pārraides un uztveršanas diapazona ziņā. Šādu raidītāju starojumu neveido visi pagriezieni, bet tikai tie, kuru garums ir tuvu viļņa garumam.

Plakanā antenā spirāle ir izgatavota divu vadu līnijas veidā, kas velmēta spirālē. Šajā gadījumā blakus esošie pagriezieni tiek ierosināti fāzē ceļojošā viļņa režīmā. Tā rezultātā pret antenas asi tiek izveidots cirkulāri polarizēts starojuma lauks, kas ļauj izveidot plašu frekvenču joslu. Ir plakanas antenas ar tā saukto Arhimēda spirāli. Šī sarežģītā forma ļauj ievērojami palielināt pārraides frekvences diapazonu no 0,8 līdz 21 GHz.

Spirālveida un šaurstaru antenu salīdzinājums

Galvenā atšķirība starp spirālveida antenu un virziena antenu ir tā, ka tā ir mazāka. Tas padara to vieglāku, kas ļauj uzstādīt ar mazāku fizisko piepūli. Tās trūkums ir šaurāks uztveršanas un pārraides frekvenču diapazons. Tam ir arī šaurāks starojuma modelis, kas prasa “meklēt” labāko pozīciju telpā, lai nodrošinātu apmierinošu uztveršanu. Tās neapšaubāma priekšrocība ir dizaina vienkāršība. Liels pluss ir iespēja noskaņot antenu, mainot spoles soli un kopējo spirāles garumu.

Īsa antena

Labākai rezonansei antenā ir nepieciešams, lai spirāles daļas “izstieptais” garums būtu pēc iespējas tuvāks viļņa garuma vērtībai. Bet tas nedrīkst būt mazāks par ¼ viļņa garumu (λ). Tādējādi λ var sasniegt līdz 11 m. Tas attiecas uz HF diapazonu. Šajā gadījumā antena būs pārāk gara, kas ir nepieņemami. Viens no veidiem, kā palielināt vadītāja garumu, ir pagarinātāja spoles uzstādīšana uztvērēja pamatnē. Vēl viena iespēja ir ievadīt uztvērēju ķēdē. Tās uzdevums ir saskaņot radio raidītāja izejas signālu ar antenu visās darba frekvencēs. Vienkārši izsakoties, uztvērējs darbojas kā pastiprinātājs no uztvērēja ienākošajam signālam. Šo shēmu izmanto automašīnu antenās, kur liela nozīme ir radioviļņu uztverošā elementa izmēram.

Secinājums

Spirālveida antenas ir guvušas lielu popularitāti daudzās elektronisko sakaru jomās. Pateicoties viņiem, tiek veikta šūnu saziņa. Tos izmanto arī televīzijā un pat kosmosa radio sakaros. Viens no daudzsološajiem sasniegumiem antenas izmēra samazināšanai ir konusveida reflektora izmantošana, kas ļauj palielināt uztveršanas viļņa garumu salīdzinājumā ar parasto reflektoru. Tomēr ir arī trūkums, kas izteikts darbības frekvenču spektra samazināšanā. Interesants piemērs ir arī “divšķiedru” koniska spirālveida antena, kas ļauj darboties plašā frekvenču diapazonā, jo veidojas izotropiska virziena diafragma. Tas notiek tāpēc, ka strāvas līnija divu vadu kabeļa veidā nodrošina vienmērīgu viļņu pretestības maiņu.