Z generatorjem lahko ustvarite signal, ki vsebuje koristne informacije. Njegovo moč je mogoče povečati s pomočjo ojačevalnika in posredovati na precejšnjo razdaljo drugemu dopisniku. Signal se prenaša z anteno.
Antena je naprava, ki pretvarja elektromagnetno valovanje v električni signal z določeno frekvenco na sprejemni poti, kot tudi povratno pretvorbo na poti prenosa.
Obstaja veliko vrst anten. Lahko jih razvrstimo na primer glede na zasnovo ali načelo delovanja. V slednjem primeru se razlikujejo električne in magnetne antene. Prve nadzira električna komponenta elektromagnetnega polja (v nadaljevanju EMF), druge pa magnetna.
Ta članek se bo osredotočil na magnetno anteno, njeno zasnovo in načelo delovanja.
Radijski valovi
Vse antene delujejo z določenim obsegom valov. Valove lahko razvrstimo po dolžini ali po frekvenci. Upoštevati je treba, da je dolžina obratno sorazmerna s frekvenco.
Spodnja tabela je povezava med vrstami radijskih valov in njihovimi parametri dolžine in frekvence.
| Vrsta valov | valovna dolžina, m | Pogostost |
| ekstra dolgo |
105-104 |
3-30 kHz |
| dolgo | 104-103 | 30-300 kHz |
| povprečno | 103-102 | 300 kHz - 3 MHz |
| Kratko | 100-10 | 3-30 MHz |
| Meter | 10-1 | 30-300MHz |
| decimetri | 1-0, 1 | 300 MHz – 3 GHz |
| Centimeter | 0, 1-0, 01 | 3-30GHz |
| milimeter | 0, 01-0, 001 | 30-300GHz |
Pogosto imena valov nadomestijo imena razponov. Na primer, kratkovalovni pas se imenuje HF pas.
Meterski, decimetrski, centimetrski in milimetrski valovi so vključeni v območje VHF - ultrakratki valovi. Naprave, ki delujejo z decimetrskimi valovi, se imenujejo UHF antene (v nadaljevanju - po analogiji).
Prijava
Tip anten, ki se odzivajo na magnetno komponento polja, je našel širokouporaba v kateri koli industriji zaradi majhnih dimenzij in lastnosti sprejem-oddaj. Njihova zasnova je pogosto res zelo preprosta in je paličasta antena (pogosto uporabljena kot antena za avtomobil), ki je majhna v primerjavi z na primer logaritemskimi antenami. Slednjo vrsto antene pogosto najdemo v stanovanjskih stavbah, kjer zagotavljajo televizijske oddaje.
Glavna prednost magnetnih anten je odpornost na električne motnje. Slednje dejstvo jim omogoča uporabo v katerem koli mestu, kjer je visoka koncentracija električnih signalov.
Oblikovanje
Najpreprostejša magnetna antena vsebuje:
- core;
- induktor;
- okvir tuljave.
Okvir je nameščen na jedro, induktor pa je navit na okvir.
Jedro takšne antene je izdelano iz magnetnega materiala. Najpogosteje iz ferita, ki ima dobre magnetne lastnosti, o čemer bo govora kasneje.
Navitje je izdelano iz prevodnega materiala, kot je baker, medtem ko je okvir izdelan iz izolacijskega materiala, da se prepreči nepotrebni stik med zavoji tuljave in jedrom.
Pravzaprav se je izkazalo, da je magnetna antena tipična dušilka, ki jo pozna vsak radioamater ali oseba, ki je celo posredno povezana z elektroniko.
Teorija polja
Če želite razumeti načelo delovanja takšne antene, morate ponoviti osnovnoinformacije o vsem, kar je povezano s prenosom signalov na daljavo.
Prvič, elektromagnetno polje, kot že ime pove, vključuje dve komponenti - magnetno in električno, ki sta neločljivo povezani, ravnine teh polj (če govorimo, če izpustimo terminološke podrobnosti) pa sta pravokotni ena na drugo.
Drugič, smer širjenja tega polja je določena z vektorjem hitrosti, ki je pravokoten tako na vektor električne intenzivnosti (indukcije) kot na vektor magnetne intenzivnosti (indukcijske) v tridimenzionalnem prostoru.
Zakaj lahko vektor intenzitete nadomestimo z indukcijskim vektorjem? Ker vrednosti teh parametrov enako označujejo eno ali drugo polje in so med seboj sorazmerne.
Načelo delovanja antene v obliki črke L
Nihanja (oddaja jih antena) oddaja kateri koli predmet: tako lesena palica kot kovinska žica. Edina razlika je v tem, da kovina bolje prevaja elektriko, zato so vibracije, ki jih oddaja žica, bolj opazne.
Zato je mogoče najpreprostejšo anteno sestaviti iz kosa ojačitve. Izkazalo se bo, da je antena v obliki črke L znana vsem. Pod delovanjem elektromagnetnega polja se v armaturi inducira elektromotorna sila, ki je na nek način (če izpustimo teoretične podrobnosti) vzrok za nihanje, pa tudi osnova za ojačanje signala.
Kovina je material z dobrimi električnimi lastnostmi. Zato se v armaturi inducira elektromotorna sila (EMF). posledičnokrmili se antena v obliki črke L električne komponente polja.
Načelo delovanja antene, ki se odziva na magnetno polje
Logično, če se kovinska antena v obliki črke L odziva na električno komponento polja, se magnetna antena odziva na magnetno komponento elektromagnetnega polja. Zaradi tega dejstva je naprava dobila ime.
Anteno je seveda mogoče izdelati iz vzdolžnega kosa feromagneta, vendar je bolj učinkovito dati temu materialu obliko okvirja.
V tej zasnovi bo magnetno polje ustvarilo tudi EMF, vendar spremenljivo. Antena se bo spremenila v induktor, v katerem se EMF energija pretvori v električno energijo (to je glavna naloga antene).
Vrednost induciranega EMF v okvirju je odvisna od položaja strukture glede na ravnino polja. EMF je največji, če je ravnina tuljav strukture usmerjena na postajo, ki deluje s signalom. Če anteno zavrtite okoli navpične osi (pogled od zgoraj), bo imela v enem obratu dva maksimuma in dva minimuma (nič vrednosti) EMF.
Vzorec sevanja takšne antene bo v obliki neskončnosti ali osmice.
Vzorec sevanja je grafični prikaz odvisnosti ojačenja od smeri antene v določeni ravnini.
Gain je vrednost, izračunana kot razmerje med vrednostjo izhodnega signala in vrednostjo vhodnega signala. Na primer, razmerje med izhodno močjo in vhodnomoč ali izhodna napetost na vhod.
Faktor usmerjanja označuje sposobnost antene, da usmeri signal na določeno točko. Na primer, za pin anteno, ki se uporablja kot antena za avtomobil, je ta koeficient nizek. V vse smeri izžareva val v obliki torusa. Toda za usmerjene antene, kot sta log-periodična ali odsevna, je ta koeficient veliko višji.
Dobra usmerjenost ima tudi antena v obliki okvirja. Ta lastnost omogoča uporabo takšnih naprav v posebni opremi, kot je oprema za lov na lisice.
oblikovne značilnosti
Velikost inducirane EMF je v veliki meri odvisna od velikosti antene. Tudi če je število zavojev na njem veliko, potem bo pri majhnih dimenzijah vrednost EMF še vedno nezadostna za delovanje določenih sprejemnikov.
Ampak, če vnesete feritna jedra znotraj magnetnih anten, se bo vrednost EMF znatno povečala. Jedro bo prispevalo k zapiranju več poljskih linij na sebi, to pomeni, da se bo zaradi jedra polje koncentriralo na anteno, kar bo ustvarilo močnejši magnetni tok in ustvarilo pomemben EMF.
Magnetno materialno jedro
Če želite razumeti, katero magnetno jedro je treba namestiti v anteno, morate preučiti parameter magnetne permeabilnosti, ki kaže, kolikokrat je magnetno polje v določenem materialu močnejše od zunanjega polja.
Višja je stopnjaprepustnost, bolje magnetni material koncentrira polje na sebi.
Jedro sprejemne magnetne antene ima običajno pravokoten ali okrogel prerez. Prvič, zaradi enostavne proizvodnje. Drugič, zaradi dejstva, da jedra te oblike bolje koncentrirajo magnetne linije na sebi.
Zadnje dejstvo vpliva na tak parameter, kot je učinkovita magnetna prepustnost. Morda ne sovpada z začetno magnetno prepustnostjo, ki je običajno navedena v dokumentaciji za jedro. Vendar je učinkovita prepustnost odvisna od začetne.
Tako je učinkovita prepustnost jedra odvisna od naslednjih kazalnikov:
- dimenzije jedra;
- oblika jedra;
- začetna magnetna prepustnost materiala, iz katerega je izdelano to jedro.
Na primer, če upoštevamo jedra z enako površino prečnega prereza, vendar različnimi dolžinami, bo imel vzorec z daljšo dolžino večjo vrednost efektivne prepustnosti.
Mimogrede, odvisnost efektivne prepustnosti od dolžine feritnega jedra je na primer nelinearna. Do določene vrednosti dolžine jedra se prepustnost poveča za večino razredov ferita, potem pa nekateri od njih preidejo v nasičenje in rast se ustavi. Na primer, izdelki z oznakami 1000НН, 600НН in 400НН ne gredo v nasičenost dolgo časa, za razliko od 100НН in 50ВЧ. To je pomembno upoštevati pri ustvarjanju domače antene.
Učinkovitost antene
Učinkovitost sprejemne antene, ki se odziva na magnetno polje,je neposredno povezana z dejansko višino. To je višina točke, iz katere izhaja nihanje, ki ga oddaja antena, nad določeno točko na zemeljskem površju.
Dejanska višina vpliva na EMF, ki nastane v anteni. V skladu s tem, višja kot je njena vrednost, večji je EMF, šibkejše signale lahko antena sprejme.
Kaj določa efektivno višino antene, ki se odziva na magnetno komponento EMF?
- Od učinkovite prepustnosti.
- Površina preseka jedra.
- Število zavojev tuljave.
- dolžina navitja, ki sestavlja tuljavo.
- Premer navijanja.
- Delovna valovna dolžina.
Učinkovita višina antene bo višja, čim večji so prvi štirje parametri zgornjega seznama, pa tudi manjša je razlika med premeri antenskega jedra in žice za navijanje. Krajša kot je valovna dolžina, višja je tudi višina.
Antenska tuljava
Iz zgornjih podatkov lahko sklepamo o pomembnosti vpliva induktorja na sprejemne in oddajne lastnosti katere koli antene (na primer VF magnetne antene), ki se odziva na magnetno polje.
Višja kot je kakovost induktorja, bolje deluje antena. Parameter kakovosti tuljave je ocenjen z uporabo njenega faktorja kakovosti. Faktor kakovosti je parameter, izračunan kot razmerje med uporom tuljave proti AC in uporom induktivnega elementa proti enosmernemu toku.
Upornost AC tuljave je odvisna od obehinduktivnost same tuljave in frekvenco toka. Za povečanje faktorja kakovosti tuljave in s tem lastnosti oddajanja in sprejemanja antene, ki se odziva na magnetno polje, lahko spremenite njeno odpornost na enosmerni tok. Na primer, za povečanje premera nastalih zavojev tuljave ali same žice, iz katere je navita.
FM antena
To je vrsta antene, ki se odziva na magnetno polje. FM val je signal s frekvenco med 88 in 108 MHz.
Za izdelavo tega dizajna boste potrebovali:
- pritrdilni elementi, na katere bo antena nameščena (na primer cev);
- feritno jedro, ki se lahko namesti na strukturo (na cev);
- bakrena žica za navijanje in kontakte;
- priključni zatiči za priključitev antene na sprejemno napravo;
- bakrena folija.
Pred navijanjem tuljave jo je potrebno izolirati od jedra z električnim trakom ali papirjem, navitim okoli ferita. Nato se na izolacijo položi plast folije. Prekriva zavoj 1 cm in je izoliran na območju prekrivanja z istim električnim trakom, na primer. Tako nastane zaslon FM antene, na katerega se nato navije 25 zavojev, ki tvorijo tuljavo, s kabli na 7., 12. in 25. zavoju.
Od zgoraj je navitje prekrito s podobnim folijskim zaslonom. Zasloni – zunanji in notranji – so med seboj povezani.
Konci žice za navijanje morajo biti razporejeni v povezovalne kontakte. Zaključki iz 12. in 25. zavoja morajo biti povezani s sprejemnikom, iz 7. zavoja pa s tlemi.
Zančna antena
S pomočjo koaksialnega kabla in nekaj dodatkov lahko izdelate to anteno, ki lahko deluje z različnimi frekvenčnimi pasovi. Vse je odvisno od dimenzij konstrukcije. Na podlagi te naprave lahko ustvarite UHF anteno.
Lahko se uporablja za prenos signala na razdaljo do 80 m, njegove prednosti pa so enostavnost izdelave in namestitve ter visoka stabilnost prenosa signala.
Katere materiale potrebujete za izdelavo zančne antene?
- Koaksialni kabel.
- Lesene palice.
- Kondenzator s kapacitivnostjo 100pF.
- Koaksialni konektor.
Za stabilno delovanje antene je potrebno zagotoviti stabilnost kondenzatorja, torej ga izolirati od mehanskih, vremenskih in drugih vplivov.
Antena je zanka kabla, povezana s kondenzatorjem. Deluje lahko s številnimi frekvenčnimi območji. Na primer s HF pasom. Večja kot je površina zanke (bolje, če je okrogla), večja je pokritost prejetega signala.
Zasnova je nameščena na leseno stojalo iz palic. Kako povezati anteno? S koaksialnim konektorjem, priključenim na izhodno žico.
V vezje je včasih vključen tudi ujemajoči se transformator.
GSM standard
Na podlagi antene, ki se odziva na magnetne valove, so naprave ustvarjene za sprejem signala standarda GSM,ki se uporablja v mobilnih komunikacijah.
Številni radioamaterji samostojno sestavijo magnetne GSM antene in jih namestijo tam, kjer je mobilni signal slabo sprejet. Na primer na dachah.
Antena za delo s komunikacijskim standardom GSM je lahko izdelana iz plastične vodovodne cevi, enostranske folije iz steklenih vlaken (debelina - 1,5-2 mm, širina - 10 mm) in bakrene žice (premer - 1,5-2)., 5 mm).
Format antene je logičen. Takšna domača antena ima visoko ojačenje in ozek vzorec sevanja.
Naprej morate povezati antenske vibratorje (prerezano žico) z zbirnimi vodi (dva trakova iz steklenih vlaken). Vibratorje je treba spajkati na vsako zbirno linijo, nato pa so linije med seboj povezane s koaksialnim kablom. Proge so pritrjene na plastično cev.
Kako povezati to vrsto antene? Kabelsko vtičnico lahko priključite na breme v obliki TV naprave.
Sklep
Tako sploh ni težko sestaviti lastne antene, ki se odziva na magnetno komponento EMF. Dovolj je, da upoštevate vsa zgoraj opisana priporočila in upoštevate elektromagnetne značilnosti različnih materialov.
Poleg tega za ustvarjanje takšne strukture ni potrebno posebno znanje. Osnovne informacije o fizikalnih procesih, ki se pojavljajo v različnih elementih, kot je induktor, so dovolj.
