Isyarat yang mengandungi maklumat berguna boleh dibuat menggunakan penjana. Kuasanya boleh ditingkatkan dengan bantuan penguat dan dihantar pada jarak yang agak jauh ke koresponden lain. Isyarat dihantar oleh antena.
Antenna ialah peranti yang menukarkan gelombang elektromagnet kepada isyarat elektrik pada frekuensi tertentu dalam laluan penerimaan, serta penukaran terbalik dalam laluan penghantaran.
Terdapat banyak jenis antena. Mereka boleh dikelaskan mengikut reka bentuk atau mengikut prinsip operasi, sebagai contoh. Dalam kes kedua, antena elektrik dan magnet dibezakan. Yang pertama dikawal oleh komponen elektrik medan elektromagnet (selepas ini dirujuk sebagai EMF), dan yang kedua, masing-masing, oleh yang magnetik.
Artikel ini akan memfokuskan pada antena magnet, reka bentuknya, serta prinsip operasi.
Gelombang radio
Semua antena berfungsi dengan julat gelombang tertentu. Gelombang boleh dikelaskan mengikut panjang atau frekuensi. Perlu diingat bahawa panjang adalah berkadar songsang dengan kekerapan.
Berikut ialah jadual surat-menyurat antara jenis gelombang radio dan parameter panjang dan frekuensinya.
|
Jenis gelombang |
Panjang gelombang, m | Kekerapan |
| Lebih Panjang | 105-104 | 3-30 kHz |
| Panjang | 104-103 | 30-300 kHz |
| Purata | 103-102 | 300 kHz - 3 MHz |
| Pendek | 100-10 | 3-30 MHz |
| Meter | 10-1 | 30-300MHz |
| Desimeter | 1-0, 1 | 300 MHz – 3 GHz |
| Sentimeter | 0, 1-0, 01 | 3-30GHz |
| Millimeter | 0, 01-0, 001 | 30-300GHz |
Selalunya nama gelombang digantikan dengan nama julat. Sebagai contoh, jalur gelombang pendek dipanggil jalur HF.
Gelombang meter, desimeter, sentimeter dan milimeter termasuk dalam julat VHF - gelombang ultrashort. Peranti yang beroperasi dengan gelombang desimeter dipanggil antena UHF (selepas ini - dengan analogi).
Permohonan
Jenis antena yang bertindak balas terhadap komponen magnet medan telah menemui luasaplikasi dalam apa-apa jenis industri kerana dimensi kecil dan sifat pemancar-terima. Reka bentuk mereka selalunya sangat mudah dan merupakan antena rod (sering digunakan sebagai antena untuk kereta), yang kecil berbanding, sebagai contoh, antena logaritma. Jenis antena yang terakhir sering ditemui di bangunan kediaman, di mana ia menyediakan siaran televisyen.
Kelebihan utama antena magnetik ialah imuniti terhadap gangguan elektrik. Fakta terakhir membolehkan ia digunakan di mana-mana bandar yang mempunyai kepekatan tinggi isyarat elektrik.
Reka bentuk
Antena magnet yang paling ringkas mengandungi:
- teras;
- induktor;
- bingkai gegelung.
Bingkai diletakkan pada teras, dan induktor dililit pada bingkai.
Teras antena sedemikian diperbuat daripada bahan magnetik. Selalunya daripada ferit, yang mempunyai sifat magnetik yang baik, yang akan dibincangkan kemudian.
Belitan diperbuat daripada bahan pengalir seperti kuprum, manakala bingkai diperbuat daripada bahan penebat untuk mengelakkan sentuhan yang tidak perlu antara lilitan gegelung dan teras.
Malah, ternyata antena magnetik adalah pencekik biasa, biasa bagi setiap radio amatur atau orang walaupun secara tidak langsung berkaitan dengan elektronik.
Teori lapangan
Untuk memahami prinsip pengendalian antena sedemikian, anda harus mengulangi asasnyamaklumat tentang segala-galanya yang berkaitan dengan penghantaran isyarat pada jarak jauh.
Pertama, medan elektromagnet, seperti namanya, termasuk dua komponen - magnet dan elektrik, yang berkait rapat, dan satah medan ini (jika kita bercakap, mengetepikan butiran istilah) berserenjang antara satu sama lain.
Kedua, arah perambatan medan ini ditentukan oleh vektor halaju, yang berserenjang dengan kedua-dua vektor intensiti elektrik (aruhan) dan vektor intensiti magnet (aruhan) dalam ruang tiga dimensi.
Mengapakah vektor keamatan boleh digantikan dengan vektor aruhan? Kerana nilai parameter ini sama-sama mencirikan medan satu jenis atau yang lain dan berkadar antara satu sama lain.
Prinsip pengendalian antena berbentuk L
Ayunan (ia dipancarkan oleh antena) dipancarkan oleh sebarang objek: kedua-dua batang kayu dan wayar logam. Satu-satunya perbezaan ialah logam menghantar elektrik dengan lebih baik, jadi getaran yang dipancarkan oleh wayar lebih ketara.
Oleh itu, antena paling ringkas boleh dipasang daripada sekeping tetulang. Ia akan menjadikan antena berbentuk L yang biasa kepada semua orang. Di bawah tindakan medan elektromagnet, daya gerak elektrik teraruh dalam angker, yang dalam beberapa cara (mengabaikan butiran teori) punca ayunan, serta asas untuk menguatkan isyarat.
Logam ialah bahan dengan sifat elektrik yang baik. Itulah sebabnya daya gerak elektrik (EMF) teraruh dalam angker. Akibatnya,antena berbentuk L bagi komponen elektrik medan dikawal.
Prinsip pengendalian antena yang bertindak balas kepada medan magnet
Secara logiknya, jika antena logam berbentuk L bertindak balas kepada komponen elektrik medan, maka antena magnet bertindak balas kepada komponen magnet medan elektromagnet. Kerana fakta ini, peranti itu mendapat namanya.
Antena, sudah tentu, boleh dibuat daripada sekeping ferromagnet membujur, tetapi lebih cekap untuk memberikan bahan ini bentuk bingkai.
Dalam reka bentuk ini, medan magnet juga akan mencipta EMF, tetapi pembolehubah. Antena akan bertukar menjadi induktor, di mana tenaga EMF ditukarkan kepada tenaga elektrik (ini adalah tugas utama antena).
Nilai EMF teraruh dalam bingkai bergantung pada kedudukan struktur berbanding satah medan. EMF adalah maksimum jika satah gegelung struktur diarahkan ke stesen yang beroperasi dengan isyarat. Jika anda memutarkan antena di sekeliling paksi menegak (pandangan atas), maka dalam satu pusingan ia akan mempunyai dua maksimum dan dua minima (nilai sifar) EMF.
Corak sinaran antena sedemikian akan dalam bentuk infiniti atau angka lapan.
Corak sinaran ialah perwakilan grafik pergantungan keuntungan pada arah antena dalam satah tertentu.
Gain ialah nilai yang dikira sebagai nisbah nilai isyarat keluaran kepada nilai isyarat masukan. Sebagai contoh, nisbah kuasa keluaran kepada inputkuasa atau voltan keluaran ke input.
Faktor arah mencirikan keupayaan antena untuk mengarahkan isyarat ke titik tertentu. Sebagai contoh, untuk antena pin yang digunakan sebagai antena untuk kereta, pekali ini berada pada tahap yang rendah. Ia memancarkan gelombang berbentuk torus ke semua arah. Tetapi untuk antena berarah seperti log-periodik atau reflektif, pekali ini jauh lebih tinggi.
Antena dalam bentuk bingkai juga mempunyai kearaharah yang baik. Hartanah ini membenarkan penggunaan peranti sedemikian dalam peralatan khas seperti peralatan memburu musang.
Ciri Reka Bentuk
Magnitud EMF teraruh sebahagian besarnya ditentukan oleh saiz antena. Walaupun bilangan lilitan padanya adalah ketara, maka dengan dimensi yang kecil, nilai EMF masih tidak mencukupi untuk pengendalian penerima tertentu.
Tetapi jika anda memperkenalkan teras ferit di dalam antena magnet, nilai EMF akan meningkat dengan ketara. Teras akan menyumbang kepada penutupan lebih banyak garis medan pada dirinya sendiri, iaitu, terima kasih kepada teras, medan akan tertumpu pada antena, menghasilkan fluks magnet yang lebih berkuasa dan menjana EMF yang ketara.
Teras bahan magnetik
Untuk memahami teras magnet mana yang perlu dipasang dalam antena, anda perlu mengkaji parameter kebolehtelapan magnet, yang menunjukkan berapa kali medan magnet dalam bahan tertentu lebih kuat daripada medan luaran.
Lebih tinggi kadarnyakebolehtelapan, lebih baik bahan magnet menumpukan medan pada dirinya sendiri.
Teras antena magnet penerima biasanya mempunyai bahagian segi empat tepat atau bulat. Pertama, kerana kemudahan pengeluaran. Kedua, kerana teras bentuk ini lebih menumpukan garis magnet pada diri mereka sendiri.
Fakta terakhir mempengaruhi parameter seperti kebolehtelapan magnet yang berkesan. Ia mungkin tidak bertepatan dengan kebolehtelapan magnet awal, yang biasanya ditunjukkan dalam dokumentasi untuk teras. Walau bagaimanapun, kebolehtelapan berkesan bergantung pada yang awal.
Oleh itu, kebolehtelapan berkesan teras bergantung pada penunjuk berikut:
- dimensi teras;
- bentuk teras;
- kebolehtelapan magnet awal bahan dari mana teras ini dibuat.
Sebagai contoh, jika kita menganggap teras dengan luas keratan rentas yang sama tetapi panjang yang berbeza, maka sampel dengan panjang yang lebih panjang akan mempunyai nilai kebolehtelapan berkesan yang lebih besar.
Dengan cara ini, pergantungan kebolehtelapan berkesan pada panjang teras ferit, sebagai contoh, adalah bukan linear. Sehingga nilai tertentu bagi panjang teras, kebolehtelapan meningkat untuk kebanyakan gred ferit, tetapi kemudian sebahagian daripadanya menjadi tepu dan pertumbuhan terhenti. Sebagai contoh, produk dengan tanda 1000НН, 600НН dan 400НН tidak memasuki tepu untuk masa yang lama, tidak seperti 100НН dan 50ВЧ. Perkara ini penting untuk dipertimbangkan semasa membuat antena buatan sendiri.
Kecekapan antena
Kecekapan antena penerima yang bertindak balas kepada medan magnet,berkaitan secara langsung dengan ketinggian sebenar. Ini ialah ketinggian titik dari mana ayunan yang dipancarkan oleh antena keluar, di atas titik tertentu di permukaan bumi.
Ketinggian sebenar mempengaruhi EMF yang dijana dalam antena. Oleh itu, semakin tinggi nilainya, semakin besar EMF, semakin lemah isyarat yang boleh diterima oleh antena.
Apakah yang menentukan ketinggian berkesan antena yang bertindak balas kepada komponen magnet EMF?
- Dari kebolehtelapan berkesan.
- Kawasan bahagian teras.
- Bilangan lilitan gegelung.
- Panjang belitan yang membentuk gegelung itu sendiri.
- Diameter penggulungan.
- Jangka gelombang operasi.
Ketinggian berkesan antena adalah lebih tinggi, lebih besar empat parameter pertama senarai di atas, serta lebih kecil perbezaan antara diameter teras antena dan wayar penggulungan. Semakin pendek panjang gelombang, semakin tinggi ketinggiannya.
Gegelung antena
Daripada data di atas, kita boleh membuat kesimpulan tentang kepentingan pengaruh induktor pada sifat penerimaan dan penghantaran mana-mana antena (contohnya, antena magnet HF) yang bertindak balas kepada medan magnet.
Semakin tinggi kualiti induktor, semakin baik antena berfungsi. Parameter kualiti gegelung dianggarkan menggunakan faktor kualitinya. Faktor kualiti ialah parameter yang dikira sebagai nisbah rintangan gegelung kepada AC kepada rintangan unsur induktif kepada DC.
Rintangan gegelung AC bergantung pada kedua-duanyakearuhan gegelung itu sendiri, dan kekerapan arus. Untuk meningkatkan faktor kualiti gegelung, dan dengan itu sifat pemancar-terima antena yang bertindak balas kepada medan magnet, anda boleh menukar rintangannya kepada arus terus. Contohnya, untuk meningkatkan diameter lilitan gegelung atau wayar itu sendiri, yang daripadanya ia dililit.
Antena FM
Ini adalah sejenis antena yang bertindak balas kepada medan magnet. Gelombang FM ialah isyarat pada frekuensi antara 88 dan 108 MHz.
Untuk membuat reka bentuk ini, anda memerlukan:
- pengikat di mana antena akan dipasang (contohnya, paip);
- teras ferit yang boleh diletakkan pada struktur (pada paip);
- dawai tembaga untuk penggulungan dan sesentuh;
- pin penyambung untuk menyambungkan antena ke peranti penerima;
- kerajang tembaga.
Sebelum menggulung gegelung, adalah perlu untuk mengasingkannya daripada teras dengan pita elektrik atau kertas yang dililit di sekeliling ferit. Kemudian lapisan foil diletakkan pada penebat. Ia bertindih pusingan 1 cm dan diasingkan di kawasan bertindih menggunakan pita elektrik yang sama, sebagai contoh. Beginilah cara skrin antena FM dicipta, di mana 25 pusingan kemudian dililit, membentuk gegelung, dengan petunjuk pada pusingan ke-7, ke-12 dan ke-25.
Dari atas, belitan ditutup dengan skrin foil yang serupa. Skrin - luaran dan dalaman - saling bersambung.
Hujung wayar penggulungan hendaklah disusun dalam sesentuh penyambung. Kesimpulan dari pusingan ke-12 dan ke-25 mesti disambungkan ke penerima, dan dari pusingan ke-7 - ke tanah.
Antena Gelung
Dengan bantuan kabel sepaksi dan beberapa aksesori, anda boleh membuat antena ini, yang boleh berfungsi dengan jalur frekuensi yang berbeza. Ia semua bergantung pada dimensi struktur. Berdasarkan peranti ini, anda boleh membuat antena UHF.
Ia boleh digunakan untuk menghantar isyarat pada jarak sehingga 80 m, dan kelebihannya termasuk kemudahan pembuatan dan pemasangan, serta kestabilan penghantaran isyarat yang tinggi.
Apakah bahan yang anda perlukan untuk membuat antena gelung?
- Kabel sepaksi.
- Palang kayu.
- Kapasitor dengan kapasitansi 100pF.
- Penyambung sepaksi.
Agar antena berfungsi dengan stabil, adalah perlu untuk memastikan kestabilan kapasitor, iaitu, mengasingkannya daripada pengaruh mekanikal, cuaca dan lain-lain.
Antena ialah gelung kabel yang disambungkan kepada kapasitor. Ia boleh berfungsi dengan banyak julat frekuensi. Contohnya, dengan jalur HF. Lebih besar kawasan gelung (lebih baik jika ia bulat), lebih besar liputan isyarat yang diterima.
Reka bentuk dipasang pada dirian kayu yang diperbuat daripada palang. Bagaimana untuk menyambungkan antena? Dengan penyambung sepaksi disambungkan ke wayar output.
Selain itu, pengubah yang sepadan kadangkala disertakan dalam litar.
standard GSM
Berdasarkan antena yang bertindak balas kepada gelombang magnetik, peranti dicipta untuk menerima isyarat standard GSM,yang digunakan dalam komunikasi mudah alih.
Ramai radio amatur memasang antena GSM magnetik secara bebas dan memasangnya di tempat isyarat selular kurang diterima. Contohnya, di dachas.
Antena untuk bekerja dengan standard komunikasi GSM boleh dibuat daripada paip air plastik, gentian kaca kerajang satu sisi (ketebalan - 1.5-2 mm, lebar - 10 mm) dan wayar kuprum (diameter - 1.5-2, 5 mm).
Format antena adalah log-berkala. Antena buatan sendiri sedemikian mempunyai keuntungan yang tinggi dan corak sinaran yang sempit.
Seterusnya, anda perlu menyambungkan penggetar antena (wayar potong) dengan garis pengumpul (dua jalur gentian kaca). Vibrator mesti dipateri ke setiap baris pengumpulan, dan kemudian garisan disambungkan antara satu sama lain menggunakan kabel sepaksi. Talian dipasang pada paip plastik.
Bagaimana untuk menyambungkan antena jenis ini? Alur keluar kabel boleh disambungkan kepada beban dalam bentuk peranti TV.
Kesimpulan
Oleh itu, tidak sukar sama sekali untuk memasang antena anda sendiri yang bertindak balas kepada komponen magnet EMF. Ia cukup untuk mengikuti semua cadangan yang diterangkan di atas dan mengambil kira ciri elektromagnet pelbagai bahan.
Selain itu, tiada pengetahuan khusus diperlukan untuk mencipta struktur sedemikian. Maklumat asas tentang proses fizikal yang berlaku dalam pelbagai elemen, seperti induktor, sudah cukup.
