Spiral antenna: mga uri at larawan

2024 May -akda: Leah Sherlock | [email protected]. Huling binago: 2023-12-17 05:51

Ang Spiral antenna ay kabilang sa klase ng mga travelling wave antenna. Ang pangunahing saklaw ng pagpapatakbo nito ay decimeter at sentimetro. Ito ay kabilang sa klase ng mga surface antenna. Ang pangunahing elemento nito ay isang spiral na konektado sa isang coaxial line. Lumilikha ang spiral ng radiation pattern sa anyo ng dalawang lobe na ibinubuga sa kahabaan ng axis nito sa magkaibang direksyon.

Ang mga spiral antenna ay cylindrical, flat at conical. Kung ang kinakailangang lapad ng saklaw ng pagpapatakbo ay 50% o mas kaunti, kung gayon ang isang cylindrical helix ay ginagamit sa antena. Dinodoble ng conical helix ang hanay ng pagtanggap kumpara sa cylindrical. At ang mga flat ay nagbibigay na ng dalawampung beses na kalamangan. Ang pinakasikat para sa pagtanggap sa VHF frequency range ay isang cylindrical radio antenna na may circular polarization at mataas na output signal gain.

Antenna device

Ang pangunahing bahagi ng antenna ay isang coiled conductor. Dito, bilang panuntunan, ginagamit ang tanso, tanso o bakal na kawad. Ang isang feeder ay konektado dito. Ito ay idinisenyo upang magpadala ng signal mula sa helix patungo sa network (receiver) at vice versa (transmitter). Ang mga feeder ay bukas at sarado na uri. Ang mga bukas na uri ng feeder ayunshielded waveguide. Ang isang saradong uri ay may espesyal na kalasag laban sa pagkagambala, na ginagawang protektado ang electromagnetic field mula sa mga panlabas na impluwensya. Depende sa dalas ng signal, tinutukoy ang sumusunod na disenyo ng mga feeder:

- hanggang 3 MHz: shielded at unshielded wired network;

- 3 MHz hanggang 3 GHz: mga coaxial wire;

- 3GHz hanggang 300GHz: metal at dielectric waveguides;

- mahigit 300 GHz: quasi-optical lines.

Ang isa pang elemento ng antenna ay ang reflector. Ang layunin nito ay ituon ang signal sa helix. Ito ay pangunahing ginawa mula sa aluminyo. Ang batayan para sa antenna ay isang frame na may mababang dielectric constant, gaya ng foam o plastic.

Pagkalkula ng mga pangunahing dimensyon ng antenna

Ang pagkalkula ng spiral antenna ay nagsisimula sa pagtukoy sa mga pangunahing dimensyon ng helix. Sila ay:

- bilang ng mga pagliko n;

- turn angle a;

- spiral diameter D;

- pitch ng spiral S;

- reflector diameter 2D.

Ang unang bagay na dapat maunawaan kapag nagdidisenyo ng helical antenna ay ito ay isang resonator (amplifier) ng wave. Ang tampok nito ay ang mataas na input impedance.

Ang uri ng mga alon na nasasabik dito ay depende sa mga geometric na dimensyon ng amplification circuit. Ang mga kalapit na pagliko ng spiral ay may napakalakas na impluwensya sa likas na katangian ng radiation. Mga pinakamainam na ratio:

D=λ/π, kung saan ang λ ay ang wavelength, π=3, 14

S=0, 25 λ

a=12˚

DahilAng λ ay isang halaga na nag-iiba at nakasalalay sa dalas, kung gayon ang mga average na halaga ng indicator na ito na kinakalkula ng mga formula ay kinuha sa mga kalkulasyon:

λ min=c/f max; λ max=c/f min, kung saan c=3×108 m/sec. (bilis ng liwanag) at f max, f min - ang maximum at minimum na parameter ng frequency ng signal.

λ cf=1/2(λ min+ λ max)

n=L/S, kung saan ang L ay ang kabuuang haba ng antenna, na tinutukoy ng formula:

L=(61˚/Ω)2 λ cf, kung saan ang Ω ay ang polarization-dependent directivity ng antenna (kinuha mula sa mga reference na aklat).

Pag-uuri ayon sa saklaw ng pagpapatakbo

Ayon sa pangunahing frequency range, ang mga transceiver ay:

1. Narrowband. Ang lapad ng beam at impedance ng input ay lubos na nakadepende sa dalas. Iminumungkahi nito na ang antenna ay maaaring gumana nang hindi nagre-retune lamang sa isang makitid na wavelength spectrum, humigit-kumulang 10% ng relatibong bandwidth.

2. Malawak na saklaw. Ang ganitong mga antenna ay maaaring gumana sa isang malawak na frequency spectrum. Ngunit ang kanilang mga pangunahing parameter (SOI, radiation pattern, atbp.) ay nakadepende pa rin sa pagbabago sa wavelength, ngunit hindi kasing dami ng narrowband.

3. Independyente ang dalas. Ito ay pinaniniwalaan na dito ang pangunahing mga parameter ay hindi nagbabago kapag ang dalas ay nagbabago. Ang mga antenna na ito ay may aktibong rehiyon. May kakayahan itong gumalaw kasama ang antenna nang hindi binabago ang mga geometric na dimensyon nito, depende sa pagbabago sa wavelength.

Ang pinakakaraniwan ay mga helical antenna ng pangalawa at pangatlong uri. Ang unang uri ay ginagamit kapagkailangan ng tumaas na "linaw" ng signal sa isang partikular na frequency.

Self-made antenna

Nag-aalok ang industriya ng iba't ibang uri ng antenna. Ang iba't ibang mga presyo ay maaaring mag-iba mula sa ilang daan hanggang ilang libong rubles. May mga antenna para sa telebisyon, satellite reception, telephony. Ngunit maaari kang gumawa ng spiral antenna gamit ang iyong sariling mga kamay. Hindi naman ganoon kahirap. Lalo na sikat ang mga helical Wi-Fi antenna.

Lalong may kaugnayan ang mga ito kapag kinakailangan na palakasin ang signal mula sa router sa ilang malaking bahay. Para gawin ito, kailangan mo ng copper wire na may cross section na 2-3 mm 2 at haba na 120 cm. Kinakailangang gumawa ng 6 na pagliko na may diameter na 45 mm. Upang gawin ito, maaari kang gumamit ng isang tubo ng naaangkop na laki. Ang hawakan ng pala ay magkasya nang maayos (ito ay may halos parehong diameter). Pinaikot namin ang kawad at kumuha ng spiral na may anim na liko. Baluktot namin ang natitirang dulo sa paraang eksaktong pumasa ito sa axis ng spiral, "uulit" ito. Iniunat namin ang bahagi ng tornilyo upang ang distansya sa pagitan ng mga pagliko ay nasa loob ng 28-30 mm. Pagkatapos ay magpatuloy tayo sa paggawa ng reflector.

Para dito, magagawa ang isang piraso ng aluminum na 15 × 15 cm ang laki at 1.5 mm ang kapal. Mula sa blangko na ito gumawa kami ng isang bilog na may diameter na 120 mm, pinuputol ang mga hindi kinakailangang gilid. Mag-drill ng 2mm na butas sa gitna ng bilog. Ipinasok namin ang dulo ng spiral dito at ihinang ang parehong bahagi sa bawat isa. Handa na ang antenna. Ngayon ay kailangan mong alisin ang radiation wire mula sa antenna module ng router. At panghinang ang dulo ng wire gamit angdulo ng antenna na lumalabas sa reflector.

433 MHz antenna features

Una sa lahat, dapat sabihin na ang mga radio wave na may dalas na 433 MHz sa panahon ng kanilang pagpapalaganap ay mahusay na hinihigop ng lupa at iba't ibang mga hadlang. Para sa muling pagpapadala nito, ginagamit ang mga low power transmitter. Bilang isang patakaran, ginagamit ng iba't ibang mga aparatong panseguridad ang dalas na ito. Ito ay espesyal na ginagamit sa Russia, upang hindi makagambala sa hangin. Ang 433 MHz helical antenna ay nangangailangan ng mas mataas na output gain.

Ang isa pang tampok ng paggamit ng naturang kagamitan sa transceiver ay ang mga alon ng hanay na ito ay may kakayahang magdagdag ng mga yugto ng direkta at sinasalamin na mga alon mula sa ibabaw. Maaari nitong palakihin ang lakas ng signal o pahinain ito. Mula sa itaas, maaari nating tapusin na ang pagpili ng "pinakamahusay" na pagtanggap ay depende sa indibidwal na setting ng posisyon ng antenna.

Homemade 433 MHz antenna

Madaling gumawa ng 433 MHz helical antenna gamit ang iyong sariling mga kamay. Napaka-compact niya. Upang gawin ito, kailangan mo ng isang maliit na piraso ng tanso, tanso o bakal na kawad. Maaari mo ring gamitin lamang ang wire. Ang diameter ng wire ay dapat na 1 mm. Namin wind 17 lumiliko sa isang mandrel na may diameter na 5 mm. Iniunat namin ang helix upang ang haba nito ay 30 mm. Sa mga dimensyong ito, sinubukan namin ang antenna para sa pagtanggap ng signal. Sa pamamagitan ng pagbabago ng distansya sa pagitan ng mga pagliko, sa pamamagitan ng pag-stretch at pag-compress ng helix, nakakamit namin ang isang mas mahusay na kalidad ng signal. Ngunit kailangan mong malaman na ang naturang antena ay napaka-sensitibo sa iba't ibang mga bagay,inilapit sa kanya.

UHF receiving antenna

AngUHF helical antenna ay kinakailangan para sa pagtanggap ng signal ng telebisyon. Ayon sa kanilang disenyo, binubuo ang mga ito ng dalawang bahagi: isang reflector at isang spiral.

Mas mainam na gumamit ng tanso para sa helix - mas mababa ang resistensya nito at, samakatuwid, mas kaunting pagkawala ng signal. Mga formula para sa pagkalkula nito:

- kabuuang haba ng spiral L=30000/f, kung saan f- signal frequency (MHz);

- helix pitch S=0.24 L;

- coil diameter D=0, 31/L;

- spiral wire diameter d ≈ 0.01L;

- reflector diameter 0.8 nS, kung saan n- bilang ng mga pagliko;

- distansya sa screen H=0, 2 L.

Gain:

K=10×lg(15(1/L)2nS/L)

Ang reflector cup ay gawa sa aluminum.

Iba pang uri ng kagamitan sa transceiver

Ang conical at flat helical antenna ay hindi gaanong karaniwan. Ito ay dahil sa kahirapan ng kanilang paggawa, bagaman mayroon silang pinakamahusay na mga katangian sa mga tuntunin ng paghahatid ng signal at pagtanggap. Ang radiation ng naturang mga transmitters ay nabubuo hindi sa lahat ng mga pagliko, ngunit sa pamamagitan lamang ng mga na ang haba ay malapit sa wavelength.

Sa isang flat antenna, ang helical na linya ay ginawa sa anyo ng isang dalawang-wire na linya na pinaikot sa isang spiral. Sa kasong ito, ang mga katabing pagliko ay nasasabik sa yugto sa mode ng paglalakbay na alon. Ito ay humahantong sa katotohanan na ang isang radiation field na may pabilog na polariseysyon ay nilikha patungo sa axis ng antena, na nagpapahintulot sa iyo na lumikha ng isang malawak na frequency band. May mga flat antenna na may tinatawag na spiralArchimedes. Ang kumplikadong hugis na ito ay nagbibigay-daan sa isang makabuluhang pagtaas sa hanay ng dalas ng paghahatid mula 0.8 hanggang 21 GHz.

Paghahambing ng helical at mataas na direksyon na antenna

Ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng helix at directional antenna ay mas maliit ito. Ginagawa nitong mas magaan, na nagpapahintulot sa pag-install na may mas kaunting pisikal na pagsisikap. Ang kawalan nito ay isang mas makitid na hanay ng mga frequency ng pagtanggap at pagpapadala. Mayroon din itong mas makitid na pattern ng radiation, na nangangailangan ng "paghahanap" para sa pinakamahusay na posisyon sa espasyo para sa kasiya-siyang pagtanggap. Ang walang alinlangan na kalamangan nito ay ang pagiging simple ng disenyo. Ang isang malaking plus ay ang kakayahang ibagay ang antenna sa pamamagitan ng pagpapalit ng pitch ng coil at ang kabuuang haba ng spiral.

Maikling Antenna

Para sa mas magandang resonance sa antenna, kinakailangan na ang "elongated" na haba ng helical na bahagi ay mas malapit hangga't maaari sa halaga ng wavelength. Ngunit hindi ito dapat mas mababa sa ¼ wavelength (λ). Kaya, ang λ ay maaaring umabot ng hanggang 11 m. Totoo ito para sa HF band. Sa kasong ito, ang antenna ay magiging masyadong mahaba, na hindi katanggap-tanggap. Ang isang paraan upang madagdagan ang haba ng konduktor ay ang pag-install ng extension coil sa base ng receiver. Ang isa pang pagpipilian ay ang pagpapakain sa tuner path sa circuit. Ang gawain nito ay upang tumugma sa output signal ng transmitter ng mga istasyon ng radyo sa antena sa lahat ng operating frequency. Sa pagsasalita sa simpleng wika, ang tuner ay gumaganap bilang isang amplifier para sa papasok na signal mula sa receiver. Ginagamit ang scheme na ito sa mga antenna ng kotse, kung saan ang laki ng elemento na tumatanggap ng radio wave ay napakahalaga.

Konklusyon

Spiral antenna ay naging napakasikat sa maraming lugar ng electronic na komunikasyon. Salamat sa kanila, ang komunikasyon sa cellular ay isinasagawa. Ginagamit din ang mga ito sa telebisyon at maging sa deep space radio communications. Ang isa sa mga promising development upang bawasan ang laki ng antenna ay ang paggamit ng cone reflector, na ginagawang posible upang madagdagan ang haba ng pagtanggap ng wavelength kumpara sa isang conventional reflector. Gayunpaman, mayroon ding isang sagabal, na ipinahayag sa isang pagbawas sa spectrum ng dalas ng pagpapatakbo. Gayundin ang isang kagiliw-giliw na halimbawa ay ang "two-way" conical helical antenna, na nagpapahintulot sa iyo na magtrabaho sa isang malawak na frequency spectrum, dahil sa pagbuo ng isang isotropic directional diaphragm. Ito ay dahil ang linya ng kuryente sa anyo ng isang two-wire cable ay nagbibigay ng maayos na pagbabago sa impedance.