Mágneses antenna: eszköz, működési elv, cél

Hasznos információkat tartalmazó jel generátorral hozható létre. Teljesítménye egy erősítő segítségével növelhető, és jelentős távolságra továbbítható egy másik levelezőnek. A jelet egy antenna továbbítja.

Az Antenna olyan eszköz, amely az elektromágneses hullámot egy bizonyos frekvencián elektromos jellé alakítja a vételi útvonalon, valamint fordított átalakítást az átviteli útvonalon.

Sokféle antenna létezik. Ezek a tervezés vagy a működés elve alapján osztályozhatók, például. Az utóbbi esetben az elektromos és mágneses antennákat elkülönítik. Az előbbieket az elektromágneses mező elektromos komponense (a továbbiakban: EMF), az utóbbiakat pedig a mágneses vezérli.

Ebben a cikkben a mágneses antennáról, annak kialakításáról is beszélünk a működés elve.

Rádióhullámok

Minden antenna egy bizonyos hullámtartományban működik. A hullámok hosszúság vagy frekvencia szerint osztályozhatók. Ugyanakkor érdemes figyelembe venni, hogy a hossz fordítottan arányos a frekvenciával.

Az alábbi táblázat a rádióhullámok típusainak a hossz-és frekvenciaparaméterekkel való megfelelését mutatja.

Gyakran a hullámok nevét a tartományok neve váltja fel. Például a HF sávot rövidhullámú sávnak nevezzük.

A mérő, deciméter, centiméter és milliméter hullámok a VHF ultrarövid hullámok tartományába tartoznak. A deciméteres hullámokkal működő eszközöket DMV-sávos antennáknak nevezzük (a továbbiakban – analógia útján).

Alkalmazás

A mező mágneses komponensére reagáló antennák típusa széles körben alkalmazható minden iparágban, kis méretei, vételi és átviteli tulajdonságai miatt. A design leggyakrabban nagyon egyszerű, és egy pin antenna (gyakran használják, mint egy antenna autók számára), amelynek kis méretei vannak, összehasonlítva például a logaritmikus antennákkal. Az utóbbi típusú antennák gyakran megtalálhatók a lakóépületekben, ahol televíziós műsorszórást biztosítanak.

A mágneses antennák fő előnye az elektromos interferenciával szembeni immunitásuk. Ez utóbbi tény lehetővé teszi számukra, hogy minden olyan városban használják őket, ahol nagy az elektromos jelek koncentrációja.

Építőipar

A legegyszerűbb mágneses antenna összetételében:

• mag;
• az induktor;
• tekercs keret.

A magra egy keretet helyeznek, a keretre pedig egy induktivitás tekercset tekernek.

Az ilyen antenna magja mágneses anyagból készül. Leggyakrabban a ferrit, amely jó mágneses tulajdonságokkal rendelkezik, amelyet később tárgyalunk.

A tekercs vezető anyagból, például rézből készül, a keret pedig éppen ellenkezőleg, szigetelő anyagból készül, hogy kiküszöbölje a tekercs tekercsei és a mag közötti felesleges érintkezéseket.

Valójában kiderül, hogy a mágneses antenna egy tipikus fojtó, amely minden amatőr rádiószolgáltató vagy személy számára ismerős, akár közvetetten is kapcsolódik az elektronikához.

Mezőelmélet

Az ilyen antenna működési elvének megértéséhez meg kell ismételnie az alapvető információkat a jelek távolról történő továbbításával kapcsolatban.

Először is, az elektromágneses mező, ahogy a neve is mutatja, két komponenst tartalmaz – mágneses és elektromos, amelyek elválaszthatatlanul kapcsolódnak egymáshoz, és ezeknek a mezőknek a síkjai (ha okoskodunk, elhagyva a terminológiai részleteket) merőlegesek egymásra.

Másodszor, ennek a mezőnek a terjedési irányát a sebességvektor határozza meg, amely merőleges mind az elektromos intenzitásvektorra (indukció), mind a mágneses intenzitásvektorra (indukció) a háromdimenziós térben.

Miért helyettesíthető az intenzitásvektor az indukciós vektorral? Mert az értékek ezek a paraméterek egyformán jellemzik az egyik vagy másik mezőt, és arányosak egymással.

Az L alakú antenna működésének elve

A rezgések (amelyeket az antenna továbbít) bármilyen tárgyat bocsátanak ki: mind egy fából készült botot, mind egy fémhuzalt. Az egyetlen különbség az, hogy a fém jobban vezeti az áramot, így a huzal által kibocsátott rezgések jobban észrevehetők.

Ezért a legegyszerűbb antennát egy megerősítésből lehet összeállítani. Kiderül egy ismerős L alakú antenna. Elektromágneses mező hatására elektromotoros erő indukálódik az armatúrában, ami valamilyen módon (az elméleti részletek kihagyása) az OK az oszcillációk, valamint a jelerősítés alapja.

A fém jó elektromos tulajdonságokkal rendelkező anyag. Ezért indukálódik az elektromotoros erő (EMF) az armatúrában. , ezért a mező elektromos alkatrészének L alakú antennáját vezéreljük.

A mágneses mezőre reagáló antenna működésének elve

Logikusan, ha egy L alakú fémantenna reagál a mező elektromos komponensére, akkor a mágneses antenna reagál az elektromágneses mező mágneses komponensére. Emiatt a készüléket nevezték el.

Az antenna természetesen hosszanti ferromágnesből készülhet, de hatékonyabb, ha ezt az anyagot keret alakúvá teszi.

Egy ilyen kialakításban a mágneses mező EMF-et is létrehoz, de változó. Az antenna induktorrá alakul, amelyben az EMF energiát elektromos energiává alakítják (ez az antenna fő feladata).

Az indukált EMF nagysága a keretben a pozíció a szerkezet a terepi síkhoz viszonyítva. Az EMF maximális, ha a szerkezet fordulatainak síkja a jelzéssel dolgozó állomásra irányul. Ha az antennát a függőleges tengely körül forgatja (felülnézet), akkor egy fordulatban két maximumés két minimum (nulla érték) lesz benne EDS.

Az ilyen antenna sugárzási mintája végtelen vagy nyolc alakú lesz.

A sugárzási minta grafikus ábrázolása annak, hogy a nyereség függ-e az antenna irányától egy bizonyos síkban.

Az erősítés a kimeneti jel értékének a bemeneti jel értékéhez viszonyított arányaként számított érték. Például a kimeneti teljesítmény aránya a bemeneti teljesítményhez vagy a kimeneti feszültség a bemenethez.

Az irányított együttható jellemzi az antenna azon képességét, hogy egy jelet egy bizonyos pontra irányítson. Például a tűs antenna, amelyet antennaként használnak az autók számára, ez az együttható alacsony szinten van. Ez sugároz egy hullám formájában egy tórusz minden irányban. De az olyan irányított antennák esetében, mint a logoperiodikus vagy a tükör, ez az együttható sokkal magasabb.

Az antenna keret formájában is jó irány-együtthatóval rendelkezik. Ez a tulajdonság lehetővé teszi az ilyen eszközök használatát speciális berendezésekben, például róka vadászathoz.

Tervezési jellemzők

Az indukált EMF nagyságát leginkább az antenna mérete határozza meg. Még akkor is, ha a ráfordított fordulatok száma jelentős, akkor kis méretekkel az EMF érték továbbra sem lesz elegendő bizonyos vevők működéséhez.

De ha a ferritmagokat mágneses antennákba helyezik, az EMF érték jelentősen megnő. A mag hozzájárul a nagyobb számú mezővonal bezárásához, vagyis a magnak köszönhetően a mező az antennára koncentrálódik, erősebb mágneses fluxust hozva létre és jelentős EMF-et generál.

Mag mágneses anyagból

Annak megértéséhez, hogy melyik mágneses anyagmagot kell felszerelni az antennába, meg kell vizsgálnia a mágneses permeabilitási paramétert, amely megmutatja, hogy egy adott anyag mágneses mezője hányszor erősebb, mint a külső mező.

Minél magasabb a mágneses permeabilitási index, annál jobban koncentrálja a mező ezt a mágneses anyagot önmagára.

A fogadó mágneses antenna magja általában téglalap alakú vagy kör keresztmetszetű. Először is, a termelés egyszerűsége miatt. Másodszor, annak a ténynek köszönhetően, hogy az ilyen alakú magok jobban koncentrálják a mágneses vonalakat magukra.

Ez utóbbi tény olyan paramétert érint, mint a hatékony mágneses permeabilitás. Lehet, hogy nem esik egybe a kezdeti mágneses permeabilitással, amelyet általában a mag dokumentációja jelez. A tényleges mágneses permeabilitás azonban a kezdeti értéktől függ.

Így a mag hatékony permeabilitása a következő mutatóktól függ:

• mag méretei;
• mag alakja;
• az anyag kezdeti mágneses permeabilitása, amelyből ez a mag készül.

Például, ha ugyanolyan keresztmetszetű, de különböző hosszúságú magokat veszünk figyelembe, akkor egy hosszabb hosszúságú minta nagyobb értékű lesz a hatékony permeabilitással.

Egyébként a tényleges permeabilitás függése például a ferritmag hosszától nemlineáris. A maghossz egy bizonyos értékéig a permeabilitás a legtöbb ferritminőségnél növekszik, de néhány közülük telítettségbe kerül, és a növekedés leáll. Például az 1000nh, 600NH és 400NH címkével ellátott termékek hosszú ideig nem telítődnek, ellentétben a 100NH és az 50H-val. Ez fontos figyelembe kell venni egy házi antenna létrehozásakor.

Antenna hatékonyság

A mágneses mezőre reagáló vevőantenna hatékonysága közvetlenül kapcsolódik a tényleges magassághoz. Ez annak a pontnak a magassága, ahonnan az antenna által kibocsátott oszcilláció kijön, a Föld felszínének egy bizonyos pontja felett.

A tényleges magasság befolyásolja az antennában keletkező EMF-et. Ennek megfelelően minél nagyobb az értéke, annál nagyobb az EMF, annál gyengébb jeleket képes fogadni az antenna.

Mi határozza meg az antenna effektív magasságát, amely reagál az EMF mágneses komponensére?

1. A hatékony permeabilitástól.
2. Mag keresztmetszeti területe.
3. A tekercs fordulatainak száma.
4. A tekercset alkotó tekercs hossza.
5. Tekercs átmérője.
6. Működési hullámhossz.

Az antenna tényleges magassága minél nagyobb, annál nagyobb a fenti lista első négy paramétere, valamint annál kisebb az antennamag és a tekercselő huzal átmérőjének különbsége. Minél rövidebb a hullámhossz, annál nagyobb a magasság is.

Antenna Tekercs

A fenti adatokból arra a következtetésre juthatunk, hogy az induktor hatása a mágneses mezőre reagáló bármely antenna (például egy KV-sávú mágneses antenna) vételi és átviteli tulajdonságaira.

Minél jobb az induktor minősége, annál jobban működik az antenna. A tekercs minőségi paraméterét Q-tényezőjével értékeljük. A Q-faktor egy olyan paraméter, amelyet a tekercs váltakozó áramú ellenállásának az induktív elem egyenáramú ellenállásához viszonyított arányaként számítanak ki.

A tekercs váltakozó árammal szembeni ellenállása mind a tekercs induktivitásától, mind az áram frekvenciájától függ. A tekercs Q-tényezőjének növelése, valamint az antenna mágneses mezőre reagáló vételi és átviteli tulajdonságainak növelése érdekében megváltoztathatja annak egyenáramú ellenállását. Például a tekercs vagy maga a huzal kapott tekercsének átmérőjének növelése, amelyből feltekercselik.

Antenna FM hullámokhoz

Ez az antennák egyik fajtája, amely reagál a mágneses mezőre. Az FM hullám egy 88-108 MHz frekvenciájú jel.

Ahhoz, hogy ilyen struktúrát készítsen, szüksége lesz:

• kötőelemek, amelyekre az antennát telepítik (például egy cső);
• ferritmag, amely a szerkezetre (a csőre)helyezhető;
• rézhuzal tekercseléshez és érintkezőkhöz;
• csatlakozó érintkezők az antenna csatlakoztatásához a vevőhöz;
• réz fólia.

A tekercs feltekerése előtt el kell különíteni a magtól elektromos szalaggal vagy ferritre tekercselt papírral. Ezután egy réteg fóliát helyeznek a szigetelésre. Átfedésben van egy 1 cm-es fordulattal, és az átfedési szakaszon ugyanazzal az elektromos szalaggal van elszigetelve, például. Ez egy FM antenna képernyőt hoz létre, amelyet 25 tekercs tekercset képez, a kapcsokkal a 7., 12. és 25. fordulaton.

Felülről a tekercset egy hasonló fóliaszűrő átfedi. A képernyők – külső és belső - kapcsolatban állnak egymással.

A tekercselő huzal végeit összekötő érintkezőkben kell elhelyezni. A 12. és 25. fordulóból származó csatlakozókat a vevőhöz kell csatlakoztatni, a 7. fordulóból pedig a földre.

Keret típusú antenna

A koaxiális kábel és számos további eszköz segítségével lehetőség van arra, hogy ezt az antennát különböző frekvenciatartományokkal működtesse. Mindez a szerkezet méreteitől függ. Ezen eszköz alapján létrehozhat egy DMV-sávos antennát.

Segítségével akár 80 m távolságban is lehet jelet továbbítani, és előnyei közé tartozik a könnyű gyártás és telepítés, valamint a jelátvitel nagy stabilitása.

Mi anyagokra lesz szükség hozzon létre egy keret antennát?

1. Koaxiális kábel.
2. Fa rudak.
3. Egy 100 pF kapacitású kondenzátor.
4. Koaxiális csatlakozó.

Annak érdekében, hogy az antenna stabilan működjön, biztosítani kell a kondenzátor stabilitását, Vagyis el kell különíteni a mechanikai, időjárási és egyéb hatásoktól.

Az antenna egy kondenzátorhoz csatlakoztatott kábelhurok. Ez a munka sok frekvenciatartományban. Például KV-sávval. Minél nagyobb a hurok területe (jobb, ha kerek), annál nagyobb a vett jel lefedettsége.

A szerkezet rúdból készült fa állványra van szerelve. Az antenna csatlakoztatása? A kimeneti vezetékhez csatlakoztatott koaxiális csatlakozó használata.

Szintén, egy megfelelő transzformátor néha szerepel az áramkörben.

GSM szabvány

A mágneses hullámokra reagáló antenna alapján olyan eszközöket hoznak létre, amelyek a mobil kommunikációban használt GSM-szabvány jelet fogadják.

Sok rádióamatőr önállóan összeszereli a mágneses GSM antennákat, és telepíti azokat, ahol a cellás jelet rosszul veszik. Például a dachákban.

Antenna a működéshez a GSM kommunikációs szabvány szerint műanyag vízcsőből, egyoldalas fóliázott üvegszálból (vastagság-1,5 - 2 mm, Szélesség-10 mm) és rézhuzalból (átmérő - 1,5 - 2,5 mm)készülhet.

Antenna formátum-logoperiodikus. Egy ilyen házi antenna nagy nyereséggel és keskeny irányú mintával rendelkezik.

Ezután csatlakoztatni kell az antenna vibrátorokat (vágott huzal) a gyűjtővonalakkal (két üvegszálas csík). A vibrátorokat minden gyűjtővezetékhez meg kell forrasztani, majd a vonalakat koaxiális kábellel kell egymáshoz csatlakoztatni. A vonalak műanyag csőre vannak rögzítve.

Hogyan kell csatlakoztatni egy ilyen típusú antennát? A kábel kimenet TV-készülék formájában csatlakoztatható a terheléshez.

Következtetés

Így nem nehéz összeállítani a saját antennáját, amely reagál az EMF mágneses komponensére. Elég, ha a fent leírt összes ajánlást betartjuk, és figyelembe vesszük a különböző anyagok elektromágneses jellemzőit.

Ezenkívül nincs szükség speciális ismeretekre egy ilyen terv létrehozásához. Alapvető információk a különböző elemekben, például egy induktorban előforduló fizikai folyamatokról elegendőek.