Спирални антени: изгледи и снимки

Спиралната антена принадлежи към класа на антените с вълна на движение. Основният му обхват на работа е дециметър и сантиметър. Тя принадлежи към класа на повърхностните антени. Основният й елемент е спирала, свързана с коаксиална линия. Спиралата създава насочен модел под формата на два лъча, излъчвани по оста си в различни посоки. Спиралните антени са цилиндрични, плоски и конични. Ако изискваната работна ширина е 50% или по-малко, тогава антената използва цилиндрична спирала. Коничната спирала увеличава обхвата на приемане с коефициент 2 в сравнение с цилиндричната спирала. Но плоските предлагат вече двадесеткратно предимство. Най-популярен за приемане в честотния обхват на VHF е цилиндричната радио антена с кръгова поляризация и голяма печалба от изходния сигнал.

Антенно устройство

Основната част от антената е сложен диригент. Тук обикновено се използва мед, месинг или стоманена тел. Към него е свързан подавач. Той е проектиран да предава сигнала от спиралата към мрежата (приемник) и в обратен ред (предавател). Захранващите устройства са отворени и затворени. Отворените захранващи устройства са неекранирани вълноводни устройства. Затвореният тип има специален щит срещу смущения, което прави електромагнитното поле защитено от външни влияния. В зависимост от честотата на сигнала е определена следната схема на захранване:

- до 3 MHz: екранирани и неекранирани кабелни мрежи;

- от 3 MHz до 3 GHz: коаксиални проводници;

- от 3 GHz до 300 GHz: метални и диелектрични вълноводи;

- над 300 GHz: квазиоптични линии.

Друг елемент на антената беше рефлектор. Целта му е да фокусира сигнала върху спирала. Изработен е предимно от алуминий. Основата за антената е рамка с малка диелектрична константа, например пластмасова пяна или пластмаса.

Изчисляване на основните размери на антената

Изчисляването на спиралната антена започва с определянето на основните размери на спиралата. Те са:

- брой завъртания n;

- ъгълът на въртене a;

- диаметър на спиралата D;

- стъпаловидна спирала на S;

- диаметъра на отражателя 2D.

Първото нещо, което трябва да разберете при проектирането на спирална антена е, че тя е резонатор (усилвател) на вълната. Характеристиката му е висока съпротива при входа. Типът вълни, вълнувани в него, зависи от геометричните размери на печалбата. Съседните завои на спиралата упражняват много силно влияние върху естеството на радиацията. Оптимални съотношения:

D = lambda- / pi-, където ламбда е дължината на вълната, pi = 3.14

S = 0.25 λ

а = 12˚

защото ламбда е количество, което варира и зависи от честотата, след това при изчисленията се изчисляват средните стойности на този индекс, изчислени по формулите:

ламбда-мин = c / f max- ламбда-макс = c / f min, където c = 3 × 10⁸ m / сек. (скорост на светлината) и f max, f min - параметърът за максималната и минималната честота на сигнала.

lambda-cp = 1/2 (lambda-min + ламбда-макс)

n = L / S, където L е общата дължина на антената, определена по формулата:

L = (61 ° / Омега-)² lambda-cp, където Омега- е коефициентът на насоченост на антената, в зависимост от поляризацията (взета от справочните книги).

Класификация според работния диапазон

Съгласно основния честотен обхват трансивърите могат да бъдат:

1. Тесен обхват. Ширината на модела на излъчване и входното съпротивление силно зависят от честотата. Това предполага, че антената може да работи без настройка само в тесен спектър с дължина на вълната, около 10% от относителната честотна лента.

2. Широкообхватно. Такива антени могат да работят в голям честотен спектър. Но техните основни параметри (CPR, модел на посоката и т.н.) все още зависят от промяната на дължината на вълната, но не толкова, колкото от теснолентовите.

3. Честота независима. Смята се, че тук основните параметри не се променят, когато честотата се промени. В такива антени има активен регион. Той има способността да се движи по антената, без да променя геометричните си размери в зависимост от промяната на дължината на вълната.

Най-често има спирални антени от втори и трети тип. Първият тип се използва, когато се изисква повишена "яснота" на сигнала при определена честота.

Самоизработена антена

Промишлеността предлага голям избор от антени. Разнообразието от цени може да варира от няколкостотин до няколко хиляди рубли. Има антени за телевизия, сателитен прием, телефония. Но можете да направите спирална антена и със собствените си ръце. Това не е толкова трудно. Спиралните антени за Wi-Fi са особено популярни. Те са особено подходящи, когато е необходимо да се усилва сигналът от рутера в някоя голяма къща. За да направите това, се нуждаете от медна тел, сечение от 2-3 мм² и дължина 120 см. Необходимо е да се направят 6 завъртания с диаметър 45 мм. За да направите това, можете да използвате тръба с подходящ размер. Лопата идва от лопата (има около същия диаметър). Вятърът навиваме и получаваме спирала с шест завоя. Останалият край е огънат по такъв начин, че преминава точно през оста на спиралата, като "повтаря". Прострирайте винтовата част така, че разстоянието между завоите да е в рамките на 28-30 мм. След това продължете производството на рефлектора. За тази цел е подходящо парче алуминий с размери 15 х 15 см и дебелина 1,5 мм. От това празно място правим кръг с диаметър 120 мм, отрязвайки ненужните ръбове. В центъра на кръга пробийте отвор 2 мм. Вмъкваме края на спиралата в нея и спояваме двете части един към друг. Антената е готова. Сега е необходимо да премахнете радиационния проводник от антенния модул на рутера. И краят на проводника трябва да бъде споен с края на антената, напускайки рефлектора.

Характеристики на антената на 433 MHz

Преди всичко трябва да кажа, че радиовълните с честота 433 MHz са добре погълнати от земята и различни препятствия по време на нейното разпространение. За препредаването се използват предаватели с ниска мощност. Обикновено тази честота се използва от различни устройства за сигурност. Той е специално използван в Русия, с цел да не се намесва във въздуха. Спиралната антена на 433 MHz изисква по-висок изходен сигнал. Друга особеност на използването на такова радиоприемническо оборудване е, че вълните от този диапазон имат способността да прегъват фазите на преките и отразените вълни от повърхността. Това може да доведе до усилване на сигнала или до отслабването му. От горното може да се заключи, че изборът на "най-добро" приемане зависи от индивидуалното регулиране на положението на антената.

А домашна 433 MHz антена

Спирална антена на 433 MHz със собствените си ръце е лесно да се направи. Той е много компактен. За да направите това, имате нужда от малко парче мед, месинг или стоманена тел. Можете да кандидатствате и просто да теглите. Диаметърът на телта трябва да бъде 1 мм. Вятърът се завива с 17 оборота на дорник с диаметър 5 мм. Натегнете спиралата така, че нейната дължина да е 30 мм. При тези размери тестваме антената за приемане на сигнал. Смяната на разстоянието между завоите, чрез разтягане и компресиране на спиралата, постига по-добро качество на сигнала. Но трябва да се знае, че такава антена е много чувствителна към различни предмети, донесени до нея.

Приемаща антена DMV

Спиралните антени са необходими за получаване на телевизионен сигнал. По своя дизайн те се състоят от две части: отражател и спирала. За спирала е по-добре да се използва мед - има по-малко съпротивление и следователно по-малко загуба на сигнал. Формули за изчисляването му:

- общата дължина на спиралата е L = 30000 / f, където f е честотата на сигнала (MHz);

- стъпка на спиралата S = 0,24 L;

- диаметър на завоя D = 0.31 / L;

- диаметър на спиралния проводник d asymp- 0,01L;

- диаметърът на отражателя е 0,8 nS, където n е броят на завоите;

- разстояние до екрана H = 0.2 L.

Коефициент на печалба:

К = 10 х log (15 (1 / L) 2nS / L)

Рефлекторната чаша е изработена от алуминий.

Други типове предавателно оборудване

Коничните и плоски спирални антени са по-рядко срещани. Това се дължи на трудностите при тяхното производство, въпреки че имат по-добри характеристики в обхвата на предаване и приемане на сигнала. Радиацията на такива предаватели не се формира от всички завои, а само от тези, чиято дължина е близка до дължината на вълната. В плоска антена, спиралната линия се прави под формата на двупроводна линия, навита на спирала. В този случай съседните завои се вълнуват във фаза на режима на движение. Това води до създаването на радиационно поле с кръгова поляризация към оста на антената, което позволява създаването на широка честотна лента. Има плоски антени с така наречената спирала на Архимед. Тази сложна форма позволява значително да се увеличи честотния диапазон на предаване от 0,8 до 21 GHz.

Сравнение на спирални и тесни ленти антени

Основната разлика между спирална антена и насочена антена е, че тя е по-малка по размер. Това прави по-лесно, което позволява монтаж с по-малко физически усилия. Неговият недостатък е по-тесен диапазон от честоти на приемане и предаване. Той също има по-тесен посочен образец, който изисква "търсене" за по-добра позиция в пространството за задоволително приемане. Несъмнено нейното предимство е простотата на дизайна. Голям плюс е възможността да настроите антената, като промените стъпката на завоя и общата дължина на спиралата.

Къса антена

За по-добър резонанс в антената е необходимо "продълговата" дължина на спиралната част да бъде възможно най-близо до стойността на дължината на вълната. Но това не трябва да бъде по-малко frac14- дължини на вълните (lambda-). По този начин, ламбда - може да достигне до 11 м. Това важи за обхвата HF. В този случай антената ще бъде твърде дълга, което е неприемливо. Един от начините да увеличите дължината на проводника е да инсталирате удължител в долната част на приемника. Друга опция е да захранвате тунера на веригата. Неговата задача е да съответства на изходния сигнал на радиопредавателя, като антената е на всички честоти на работа. За да я опишем ясно, тунерът действа като усилвател на входящия сигнал от приемника. Тази схема се използва в автомобилните антени, където размерът на елемента, който получава радио вълната, е много важен.

заключение

Спиралните антени са придобили голяма популярност в много области на радио електронните комуникации. Благодарение на тях се осъществява клетъчната комуникация. Те се използват и в телевизията и дори в далечните космически радиокомуникации. Едно от обещаващите развития за намаляване на размера на антената е използването на конусен рефлектор, който позволява да се увеличи дължината на приемащата вълна в сравнение с конвенционалния рефлектор. Съществува обаче и недостатък, изразен в намаляване на спектъра на работната честота. Друг интересен пример е коничната спирална антена "двупосочна", която позволява работа в широк спектър от честоти, благодарение на образуването на изотропна мембранна насоченост. Това е така, защото електропроводът под формата на двужилен кабел осигурява плавна промяна във вълновия импеданс.