'n Sein wat nuttige inligting bevat, kan met 'n kragopwekker geskep word. Sy krag kan met behulp van 'n versterker verhoog word en oor 'n aansienlike afstand na 'n ander korrespondent versend word. Die sein word deur 'n antenna versend.
Antenna is 'n toestel wat 'n elektromagnetiese golf omskakel in 'n elektriese sein teen 'n sekere frekwensie in die ontvangpad, sowel as omgekeerde omskakeling in die transmissiepad.
Daar is baie soorte antennas. Hulle kan byvoorbeeld volgens ontwerp of volgens werkingsbeginsel geklassifiseer word. In laasgenoemde geval word elektriese en magnetiese antennas onderskei. Eersgenoemde word beheer deur die elektriese komponent van die elektromagnetiese veld (hierna verwys as EMF), en laasgenoemde, onderskeidelik, deur die magnetiese een.
Hierdie artikel sal fokus op die magnetiese antenna, die ontwerp daarvan, sowel as die werkingsbeginsel.
Radiogolwe
Alle antennas werk met 'n sekere reeks golwe. Golwe kan volgens lengte of frekwensie geklassifiseer word. Daar moet kennis geneem word dat die lengte omgekeerd eweredig is aan die frekwensie.
Die volgende is 'n tabel van ooreenstemming tussen die tipes radiogolwe en hul parameters van lengte en frekwensie.
| Tipe golwe | Gollengte, m | Frekwensie |
| Ekstra Lang | 105-104 | 3-30 kHz |
| Long | 104-103 | 30-300 kHz |
| Average | 103-102 | 300 kHz - 3 MHz |
| Kort | 100-10 | 3-30 MHz |
| Meter | 10-1 | 30-300MHz |
| Desimeters | 1-0, 1 | 300 MHz – 3 GHz |
| sentimeter | 0, 1-0, 01 | 3-30GHz |
| Millimeter | 0, 01-0, 001 | 30-300GHz |
Dikwels word golfname deur reeksname vervang. Byvoorbeeld, kortgolfband word HF-band genoem.
Meter-, desimeter-, sentimeter- en millimetergolwe is by die VHF-reeks ingesluit – ultrakortgolwe. Toestelle wat met desimetergolwe werk, word UHF-antennas genoem (hierna - volgens analogie).
Aansoek
Die tipe antennas wat reageer op die magnetiese komponent van die veld het 'n wyetoepassing in enige soort industrie as gevolg van klein afmetings en ontvang-oordrag eienskappe. Hul ontwerp is dikwels regtig baie eenvoudig en is 'n staafantenna (wat dikwels as 'n antenna vir 'n motor gebruik word), wat klein is in vergelyking met byvoorbeeld logaritmiese antennas. Laasgenoemde tipe antenna word dikwels in residensiële geboue aangetref, waar hulle televisie-uitsendings verskaf.
Die grootste voordeel van magnetiese antennas is immuniteit teen elektriese steurings. Laasgenoemde feit laat dit toe om in enige stad gebruik te word waar daar 'n hoë konsentrasie elektriese seine is.
Ontwerp
Die eenvoudigste magnetiese antenna bevat:
- kern;
- induktor;
- spoelraam.
'n Raam word op die kern geplaas, en 'n induktor is op die raam gewikkel.
Die kern van so 'n antenna is van magnetiese materiaal gemaak. Meestal van ferriet, wat goeie magnetiese eienskappe het, wat later bespreek sal word.
Die wikkeling is gemaak van 'n geleidende materiaal soos koper, terwyl die raam van 'n isolerende materiaal gemaak is om onnodige kontakte tussen die draaie van die spoel en die kern te vermy.
Om die waarheid te sê, dit blyk dat die magnetiese antenna 'n tipiese choke is, bekend aan elke radioamateur of persoon, selfs indirek verwant aan elektronika.
Veldteorie
Om die beginsel van werking van so 'n antenna te verstaan, moet jy die basiese herhaalinligting oor alles wat verband hou met die oordrag van seine op 'n afstand.
Eerstens, die elektromagnetiese veld, soos die naam aandui, sluit twee komponente in – magneties en elektries, wat onlosmaaklik verbind is, en die vlakke van hierdie velde (as ons praat, met weglating van terminologiese besonderhede) is loodreg op mekaar.
Tweedens word die voortplantingsrigting van hierdie veld bepaal deur die snelheidsvektor, wat loodreg is op beide die elektriese intensiteit (induksie) vektor en die magnetiese intensiteit (induksie) vektor in driedimensionele ruimte.
Hoekom kan die intensiteitsvektor deur die induksievektor vervang word? Omdat die waardes van hierdie parameters die veld van een of ander soort ewe kenmerk en eweredig aan mekaar is.
Die beginsel van werking van die L-vormige antenna
Ossillasies (dit word deur die antenna oorgedra) word deur enige voorwerp vrygestel: beide 'n houtstok en 'n metaaldraad. Die enigste verskil is dat metaal elektrisiteit beter gelei, dus is die vibrasies wat deur die draad vrygestel word meer opvallend.
Daarom kan die eenvoudigste antenna uit 'n stuk versterking saamgestel word. Dit sal blyk dat die L-vormige antenna aan almal bekend is. Onder die werking van 'n elektromagnetiese veld word 'n elektromotoriese krag in die anker geïnduseer, wat op een of ander manier (met weglating van teoretiese besonderhede) die oorsaak van ossillasies is, asook die basis vir die versterking van die sein.
Metaal is 'n materiaal met goeie elektriese eienskappe. Dit is hoekom 'n elektromotoriese krag (EMK) in die anker geïnduseer word. Gevolglik,die L-vormige antenna van die elektriese komponent van die veld word beheer.
Die beginsel van werking van 'n antenna wat op 'n magnetiese veld reageer
Logies, as die L-vormige metaalantenna reageer op die elektriese komponent van die veld, dan reageer die magnetiese antenna op die magnetiese komponent van die elektromagnetiese veld. As gevolg van hierdie feit het die toestel sy naam gekry.
'n Antenna kan natuurlik van 'n lengte-stuk van 'n ferromagneet gemaak word, maar dit is meer doeltreffend om hierdie materiaal die vorm van 'n raam te gee.
In hierdie ontwerp sal die magnetiese veld ook 'n EMK skep, maar 'n veranderlike. Die antenna sal in 'n induktor verander, waarin die EMF-energie in elektriese energie omgeskakel word (dit is die hooftaak van die antenna).
Die waarde van die geïnduseerde EMK in die raam hang af van die posisie van die struktuur relatief tot die veldvlak. Die EMK is maksimum as die vlak van die spoele van die struktuur gerig word na die stasie wat met die sein werk. As jy die antenna om die vertikale as (bo-aansig) draai, sal dit in een omwenteling twee maksima en twee minima (nulwaardes) van die EMF hê.
Die stralingspatroon van so 'n antenna sal in die vorm van oneindigheid of syfer agt wees.
Die stralingspatroon is 'n grafiese voorstelling van die afhanklikheid van die versterking op die rigting van die antenna in 'n sekere vlak.
Gain is 'n waarde wat bereken word as die verhouding van die waarde van die uitsetsein tot die waarde van die insetsein. Byvoorbeeld, die verhouding van uitsetkrag tot insetkrag- of uitsetspanning na invoer.
Die rigtingfaktor kenmerk die vermoë van 'n antenna om 'n sein na 'n spesifieke punt te rig. Byvoorbeeld, vir 'n pen-antenna wat as 'n antenna vir 'n motor gebruik word, is hierdie koëffisiënt op 'n lae vlak. Dit straal 'n torusvormige golf in alle rigtings uit. Maar vir rigtingantennas soos log-periodiek of reflektief, is hierdie koëffisiënt baie hoër.
Die antenna in die vorm van 'n raam het ook 'n goeie rigting. Hierdie eiendom laat die gebruik van sulke toestelle in spesiale toerusting soos jakkalsjagtoerusting toe.
Ontwerpkenmerke
Die grootte van die geïnduseerde EMK word grootliks bepaal deur die grootte van die antenna. Selfs al is die aantal draaie wat daarop gewikkel is beduidend, dan sal die EMF-waarde met klein afmetings steeds onvoldoende wees vir die werking van sekere ontvangers.
Maar as jy ferrietkerne binne die magnetiese antennas inbring, sal die EMF-waarde aansienlik toeneem. Die kern sal bydra tot die sluiting van meer veldlyne op homself, dit wil sê, danksy die kern, sal die veld op die antenna gekonsentreer word, wat 'n kragtiger magnetiese vloed skep en 'n beduidende EMF genereer.
Magnetiese materiaalkern
Om te verstaan watter magnetiese kern in die antenna geïnstalleer moet word, moet jy die magnetiese deurlaatbaarheidsparameter bestudeer, wat wys hoeveel keer die magnetiese veld in 'n spesifieke materiaal sterker is as die eksterne veld.
Hoe hoër die koersdeurlaatbaarheid, hoe beter konsentreer die magnetiese materiaal die veld op homself.
Die kern van die magnetiese ontvangsantenna het gewoonlik 'n reghoekige of ronde gedeelte. Eerstens, as gevolg van die gemak van produksie. Tweedens, as gevolg van die feit dat kerne van hierdie vorm magnetiese lyne beter op hulself konsentreer.
Die laaste feit beïnvloed so 'n parameter soos effektiewe magnetiese deurlaatbaarheid. Dit mag dalk nie saamval met die aanvanklike magnetiese deurlaatbaarheid nie, wat gewoonlik in die dokumentasie vir die kern aangedui word. Die effektiewe deurlaatbaarheid hang egter af van die aanvanklike een.
Dus, die effektiewe deurlaatbaarheid van die kern hang af van die volgende aanwysers:
- kernafmetings;
- kernvorm;
- aanvanklike magnetiese deurlaatbaarheid van die materiaal waaruit hierdie kern gemaak is.
Byvoorbeeld, as ons kerns met dieselfde deursnee-area maar verskillende lengtes oorweeg, dan sal 'n monster met 'n langer lengte 'n groter waarde van effektiewe deurlaatbaarheid hê.
Terloops, die afhanklikheid van effektiewe deurlaatbaarheid op die lengte van 'n ferrietkern, byvoorbeeld, is nie-lineêr. Tot 'n sekere waarde van die kernlengte neem die deurlaatbaarheid toe vir die meeste grade ferriet, maar dan gaan sommige van hulle in versadiging en groei stop. Byvoorbeeld, produkte met merke 1000НН, 600НН en 400НН gaan nie lank in versadiging nie, anders as 100НН en 50ВЧ. Dit is belangrik om in ag te neem wanneer 'n tuisgemaakte antenna geskep word.
Antennedoeltreffendheid
Doeltreffendheid van 'n ontvangsantenna wat op 'n magnetiese veld reageer,is direk verwant aan die werklike hoogte. Dit is die hoogte van die punt waaruit die ossillasie wat deur die antenna uitgestraal word uitkom, bo 'n sekere punt op die aarde se oppervlak.
Die werklike hoogte beïnvloed die EMF wat in die antenna gegenereer word. Gevolglik, hoe hoër die waarde daarvan, hoe groter die EMK, hoe swakker seine kan die antenna ontvang.
Wat bepaal die effektiewe hoogte van die antenna wat op die magnetiese komponent van die EMF reageer?
- Van effektiewe deurlaatbaarheid.
- Gedeelte-area van die kern.
- Aantal spoeldraaie.
- Die lengte van die wikkeling waaruit die spoel self bestaan.
- Wikkeldiameter.
- Bedryfsgolflengte.
Die effektiewe hoogte van die antenna sal hoe hoër wees, hoe groter is die eerste vier parameters van die bogenoemde lys, asook hoe kleiner die verskil tussen die diameters van die antennakern en wikkeldraad. Hoe korter die golflengte, hoe hoër is die hoogte ook.
Antennaspoel
Uit bogenoemde data kan ons aflei oor die belangrikheid van die invloed van die induktor op die ontvang- en uitsaai-eienskappe van enige antenna (byvoorbeeld 'n HF-magnetiese antenna) wat op 'n magneetveld reageer.
Hoe hoër die kwaliteit van die induktor, hoe beter werk die antenna. Die kwaliteit parameter van die spoel word geskat met behulp van sy kwaliteit faktor. Die kwaliteitsfaktor is 'n parameter wat bereken word as die verhouding van die weerstand van die spoel tot WS tot die weerstand van die induktiewe element tot GS.
Die weerstand van 'n AC-spoel hang van albei afdie induktansie van die spoel self, en die frekwensie van die stroom. Om die kwaliteitsfaktor van die spoel te verhoog, en daarmee saam die uitsaai-ontvang-eienskappe van die antenna wat op 'n magnetiese veld reageer, kan jy sy weerstand teen gelykstroom verander. Byvoorbeeld, om die deursnee van die gevolglike draaie van die spoel of die draad self, waaruit dit gewikkel word, te vergroot.
FM-antenne
Dit is 'n tipe antenna wat op 'n magnetiese veld reageer. Die FM-golf is 'n sein teen 'n frekwensie tussen 88 en 108 MHz.
Om hierdie ontwerp te maak, sal jy nodig hê:
- hegstukke waarop die antenna geïnstalleer sal word (byvoorbeeld 'n pyp);
- ferrietkern wat op die struktuur (op die pyp) geplaas kan word;
- koperdraad vir wikkeling en kontakte;
- koppelpenne om die antenna aan die ontvangertoestel te koppel;
- koperfoelie.
Voordat die spoel gewikkel word, is dit nodig om dit van die kern te isoleer met elektriese band of papier wat om die ferriet gedraai is. Dan word 'n laag foelie op die isolasie geplaas. Dit oorvleuel 'n draai van 1 cm en word in die oorvleuelingsarea geïsoleer deur byvoorbeeld dieselfde elektriese band te gebruik. Dit is hoe die FM-antennaskerm geskep word, waarop 25 windings dan gewikkel word, wat 'n spoel vorm, met leidrade op die 7de, 12de en 25ste draaie.
Van bo af is die wikkeling bedek met 'n soortgelyke foelieskerm. Skerms - ekstern en intern - is onderling verbind.
Die punte van die wikkeldraad moet in verbindingskontakte gerangskik word. Die gevolgtrekkings van die 12de en 25ste draaie moet aan die ontvanger gekoppel word, en vanaf die 7de draai - aan die grond.
Loop Antenna
Met die hulp van 'n koaksiale kabel en 'n paar bykomstighede kan jy hierdie antenna maak, wat met verskillende frekwensiebande kan werk. Dit hang alles af van die afmetings van die struktuur. Op grond van hierdie toestel kan jy 'n UHF-antenna skep.
Dit kan gebruik word om 'n sein oor 'n afstand van tot 80 m uit te stuur, en die voordele daarvan sluit in gemak van vervaardiging en installasie, sowel as hoë seintransmissiestabiliteit.
Watter materiaal het jy nodig om 'n lusantenna te maak?
- Koaksiale kabel.
- Houtstawe.
- 'n Kapasitor met 'n kapasitansie van 100pF.
- Koaksiale verbinding.
Om die antenna stabiel te laat werk, is dit nodig om die stabiliteit van die kapasitor te verseker, dit wil sê om dit van meganiese, weer en ander invloede te isoleer.
Die antenna is 'n lus kabel wat aan 'n kapasitor gekoppel is. Dit kan met baie frekwensiereekse werk. Byvoorbeeld, met die HF-band. Hoe groter die area van die lus (beter as dit rond is), hoe groter is die dekking van die ontvangde sein.
Die ontwerp is gemonteer op 'n houtstaander wat van tralies gemaak is. Hoe om 'n antenna aan te sluit? Met 'n koaksiale verbinding wat aan die uitsetdraad gekoppel is.
Ook is 'n bypassende transformator soms by die stroombaan ingesluit.
GSM-standaard
Gebaseer op 'n antenna wat op magnetiese golwe reageer, word toestelle geskep om 'n sein van die GSM-standaard te ontvang,wat in mobiele kommunikasie gebruik word.
Baie radioamateurs stel onafhanklik magnetiese GSM-antennas saam en installeer dit waar die sellulêre sein swak ontvang word. Byvoorbeeld, in daechas.
'n Antenna om met die GSM-kommunikasiestandaard te werk kan gemaak word van 'n plastiekwaterpyp, eensydige foelieveselglas (dikte - 1.5-2 mm, breedte - 10 mm) en koperdraad (deursnee - 1.5-2), 5 mm).
Die antenna-formaat is log-periodiek. So 'n tuisgemaakte antenna het 'n hoë versterking en 'n nou bestralingspatroon.
Volgende moet jy die antenna-vibrators (gesnyde draad) met die versamellyne (twee stroke veselglas) verbind. Vibrators moet aan elke versamellyn gesoldeer word, en dan word die lyne met 'n koaksiale kabel met mekaar verbind. Die lyne is op 'n plastiekpyp vasgemaak.
Hoe om hierdie tipe antenna aan te sluit? Die kabeluitlaat kan aan 'n las in die vorm van 'n TV-toestel gekoppel word.
Gevolgtrekking
Dit is dus glad nie moeilik om jou eie antenna saam te stel wat reageer op die magnetiese komponent van die EMF nie. Dit is genoeg om al die aanbevelings wat hierbo beskryf word te volg en die elektromagnetiese eienskappe van verskeie materiale in ag te neem.
Boonop is geen spesiale kennis nodig om so 'n struktuur te skep nie. Basiese inligting oor die fisiese prosesse wat in verskeie elemente voorkom, soos 'n induktor, is genoeg.
