Signal koji sadrži korisne informacije može se stvoriti pomoću generatora. Njegova se snaga može povećati uz pomoć pojačala i prenijeti na znatnu udaljenost drugom dopisniku. Signal se prenosi antenom.
Antena je uređaj koji pretvara elektromagnetski val u električni signal na određenoj frekvenciji na putu prijema, kao i reverznu pretvorbu u putu prijenosa.
Postoji mnogo vrsta antena. Mogu se, na primjer, klasificirati prema dizajnu ili principu rada. U potonjem slučaju razlikuju se električne i magnetske antene. Prvima upravlja električna komponenta elektromagnetskog polja (u daljnjem tekstu EMF), a potonji, odnosno, magnetskom.
Ovaj članak će se fokusirati na magnetsku antenu, njen dizajn, kao i princip rada.
Radio valovi
Sve antene rade s određenim rasponom valova. Valovi se mogu klasificirati po duljini ili po učestalosti. Treba napomenuti da je duljina obrnuto proporcionalna frekvenciji.
Slijedi tablica korespondencije između vrsta radio valova i njihovih parametara duljine i frekvencije.
| Vrsta valova | Valna duljina, m | Učestalost |
| Extra Long |
105-104 |
3-30 kHz |
| Dugo | 104-103 | 30-300 kHz |
| Prosjek | 103-102 | 300 kHz - 3 MHz |
| Kratko | 100-10 | 3-30 MHz |
| Metar | 10-1 | 30-300MHz |
| Decimetri | 1-0, 1 | 300 MHz – 3 GHz |
| Centimetar | 0, 1-0, 01 | 3-30GHz |
| Milimetar | 0, 01-0, 001 | 30-300GHz |
Često se imena valova zamjenjuju nazivima raspona. Na primjer, kratkovalni pojas naziva se VF pojas.
Metarski, decimetarski, centimetarski i milimetarski valovi uključeni su u VHF raspon - ultrakratki valovi. Uređaji koji rade s decimetarskim valovima nazivaju se UHF antene (u daljnjem tekstu - po analogiji).
Prijava
Tip antena koje reagiraju na magnetsku komponentu polja pronašao je širokuprimjena u bilo kojoj industriji zbog malih dimenzija i svojstava prijema i prijenosa. Njihov dizajn je često stvarno vrlo jednostavan i radi se o štapnoj anteni (često se koristi kao antena za automobil), koja je mala u usporedbi s, primjerice, logaritamskim antenama. Potonji tip antene često se nalazi u stambenim zgradama, gdje pružaju televizijske prijenose.
Glavna prednost magnetskih antena je otpornost na električne smetnje. Posljednja činjenica omogućuje im da se koriste u bilo kojem gradu gdje postoji visoka koncentracija električnih signala.
Dizajn
Najjednostavnija magnetska antena sadrži:
- core;
- induktor;
- okvir zavojnice.
Okvir se stavlja na jezgru, a induktor je namotan na okvir.
Jezgra takve antene izrađena je od magnetskog materijala. Najčešće od ferita, koji ima dobra magnetska svojstva, o čemu će biti riječi kasnije.
Namotaj je izrađen od vodljivog materijala poput bakra, dok je okvir izrađen od izolacijskog materijala kako bi se izbjegao nepotrebni kontakt između zavoja zavojnice i jezgre.
Zapravo, ispada da je magnetska antena tipična prigušnica, poznata svakom radioamateru ili osobi čak i neizravno povezanoj s elektronikom.
Teorija polja
Da biste razumjeli princip rada takve antene, trebali biste ponoviti osnovnoinformacije o svemu što se tiče prijenosa signala na daljinu.
Prvo, elektromagnetno polje, kao što naziv govori, uključuje dvije komponente - magnetsku i električnu, koje su neraskidivo povezane, a ravnine tih polja (ako govorimo, izostavljajući terminološke detalje) su okomite jedna na drugu.
Drugo, smjer širenja ovog polja određen je vektorom brzine, koji je okomit na vektor električnog intenziteta (indukcije) i vektor magnetskog intenziteta (indukcije) u trodimenzionalnom prostoru.
Zašto se vektor intenziteta može zamijeniti vektorom indukcije? Jer vrijednosti ovih parametara jednako karakteriziraju polje ove ili one vrste i međusobno su proporcionalne.
Princip rada antene u obliku slova L
Oscilacije (koje ih prenosi antena) emitira bilo koji predmet: i drveni štap i metalna žica. Jedina razlika je u tome što metal bolje provodi električnu energiju, pa su vibracije koje emitira žica uočljivije.
Stoga se najjednostavnija antena može sastaviti od komada armature. Ispostavit će se svima poznata antena u obliku slova L. Pod djelovanjem elektromagnetskog polja u armaturi se inducira elektromotorna sila koja je na neki način (izostavljajući teorijske detalje) uzrok oscilacija, kao i osnova za pojačavanje signala.
Metal je materijal s dobrim električnim svojstvima. Zato se u armaturi inducira elektromotorna sila (EMS). posljedično,kontrolira se antena u obliku slova L električne komponente polja.
Princip rada antene koja reagira na magnetsko polje
Logično, ako metalna antena u obliku slova L reagira na električnu komponentu polja, tada magnetska antena reagira na magnetsku komponentu elektromagnetskog polja. Zbog te činjenice, uređaj je i dobio ime.
Antena se, naravno, može napraviti od uzdužnog komada feromagneta, ali je učinkovitije dati ovom materijalu oblik okvira.
U ovom dizajnu, magnetsko polje će također stvoriti EMF, ali varijabilnu. Antena će se pretvoriti u induktor, u kojem se EMF energija pretvara u električnu energiju (to je glavni zadatak antene).
Vrijednost induciranog EMF-a u okviru ovisi o položaju strukture u odnosu na ravninu polja. EMF je maksimalan ako je ravnina zavojnica strukture usmjerena na stanicu koja radi sa signalom. Ako zarotirate antenu oko okomite osi (pogled odozgo), tada će u jednom okretu imati dva maksimuma i dva minimuma (nulte vrijednosti) EMF-a.
Uzorak zračenja takve antene bit će u obliku beskonačnosti ili osmice.
Uzorak zračenja je grafički prikaz ovisnosti pojačanja o smjeru antene u određenoj ravnini.
Pojačanje je vrijednost izračunata kao omjer vrijednosti izlaznog signala i vrijednosti ulaznog signala. Na primjer, omjer izlazne snage i ulazne snagesnaga ili izlazni napon na ulazu.
Faktor usmjerenja karakterizira sposobnost antene da usmjeri signal na određenu točku. Na primjer, za pin antenu koja se koristi kao antena za automobil, ovaj koeficijent je na niskoj razini. Zrači val u obliku torusa u svim smjerovima. Ali za usmjerene antene poput log-periodične ili reflektirajuće, ovaj koeficijent je mnogo veći.
Antena u obliku okvira također ima dobru usmjerenost. Ovo svojstvo dopušta korištenje takvih uređaja u posebnoj opremi kao što je oprema za lov na lisice.
Obilježja dizajna
Veličina induciranog EMF-a uvelike je određena veličinom antene. Čak i ako je broj zavoja namotanih na njemu značajan, tada će s malim dimenzijama vrijednost EMF-a i dalje biti nedovoljna za rad određenih prijemnika.
Ali ako uvedete feritne jezgre unutar magnetskih antena, vrijednost EMF-a će se značajno povećati. Jezgra će doprinijeti zatvaranju više linija polja na sebe, odnosno, zahvaljujući jezgri, polje će se koncentrirati na antenu, stvarajući snažniji magnetski tok i generirajući značajan EMF.
Jezgra od magnetskog materijala
Da biste razumjeli koju magnetsku jezgru treba ugraditi u antenu, morate proučiti parametar magnetske propusnosti, koji pokazuje koliko je puta magnetsko polje u određenom materijalu jače od vanjskog polja.
Što je viša stopapropusnosti, magnetski materijal bolje koncentrira polje na sebe.
Jezgra prijemne magnetske antene obično ima pravokutni ili okrugli presjek. Prvo, zbog jednostavnosti proizvodnje. Drugo, zbog činjenice da jezgre ovog oblika bolje koncentriraju magnetske linije na sebe.
Posljednja činjenica utječe na parametar kao što je efektivna magnetska propusnost. Možda se ne podudara s početnom magnetskom propusnošću, koja je obično naznačena u dokumentaciji za jezgru. Međutim, efektivna propusnost ovisi o početnoj.
Dakle, učinkovita propusnost jezgre ovisi o sljedećim pokazateljima:
- dimenzije jezgre;
- oblik jezgre;
- početna magnetska permeabilnost materijala od kojeg je ova jezgra napravljena.
Na primjer, ako uzmemo u obzir jezgre s istom površinom poprečnog presjeka, ali različite duljine, tada će uzorak veće duljine imati veću vrijednost efektivne propusnosti.
Usput, ovisnost efektivne propusnosti o duljini feritne jezgre, na primjer, nije linearna. Do određene vrijednosti duljine jezgre, propusnost se povećava za većinu razreda ferita, ali tada neki od njih prelaze u zasićenje i rast prestaje. Na primjer, proizvodi s oznakama 1000NN, 600NN i 400NN ne idu u zasićenje dugo vremena, za razliku od 100NN i 50VČ. Ovo je važno uzeti u obzir pri izradi domaće antene.
Učinkovitost antene
Učinkovitost prijemne antene koja reagira na magnetsko polje,je izravno povezana sa stvarnom visinom. Ovo je visina točke iz koje izlazi oscilacija koju emitira antena, iznad određene točke na zemljinoj površini.
Stvarna visina utječe na EMF generiran u anteni. Sukladno tome, što je veća njezina vrijednost, što je veći EMF, to antena može primiti slabije signale.
Što određuje efektivnu visinu antene koja reagira na magnetsku komponentu EMF-a?
- Od učinkovite propusnosti.
- Površina presjeka jezgre.
- Broj zavoja zavojnice.
- Duljina namota koji čini samu zavojnicu.
- Promjer namota.
- Radna valna duljina.
Učinkovita visina antene bit će veća, što su veća prva četiri parametra gornjeg popisa, kao i što je manja razlika između promjera antenske jezgre i žice za namotavanje. Što je valna duljina kraća, to je i visina veća.
Antenska zavojnica
Iz gornjih podataka možemo zaključiti o važnosti utjecaja induktora na svojstva prijema i odašiljanja bilo koje antene (na primjer, VF magnetske antene) koja reagira na magnetsko polje.
Što je bolja kvaliteta induktora, to bolje radi antena. Parametar kvalitete zavojnice procjenjuje se pomoću njegovog faktora kvalitete. Faktor kvalitete je parametar izračunat kao omjer otpora zavojnice prema AC prema otporu induktivnog elementa prema istosmjernoj struji.
Otpor AC svitka ovisi o obainduktivitet same zavojnice i frekvenciju struje. Kako biste povećali faktor kvalitete zavojnice, a time i svojstva odašiljanja i prijema antene koja reagira na magnetsko polje, možete promijeniti njen otpor na istosmjernu struju. Na primjer, za povećanje promjera rezultirajućih zavoja zavojnice ili same žice od koje je namotana.
FM antena
Ovo je vrsta antene koja reagira na magnetsko polje. FM val je signal na frekvenciji između 88 i 108 MHz.
Za izradu ovog dizajna trebat će vam:
- pričvršćivači na koje će se postaviti antena (na primjer, cijev);
- feritna jezgra koja se može staviti na strukturu (na cijev);
- bakrena žica za namotavanje i kontakte;
- priključne igle za spajanje antene na prijemni uređaj;
- bakrena folija.
Prije namotavanja zavojnice potrebno ju je izolirati od jezgre električnom trakom ili papirom namotanim oko ferita. Zatim se na izolaciju postavlja sloj folije. Preklapa se zavoj od 1 cm i izoliran je u području preklapanja pomoću iste električne trake, na primjer. Tako nastaje zaslon FM antene, na koji se zatim namota 25 zavoja, tvoreći zavojnicu, s vodovima na 7., 12. i 25. zavoju.
Odozgo je namot prekriven sličnim folijskim zaslonom. Zasloni - vanjski i unutarnji - međusobno su povezani.
Krajevi žice za namatanje trebaju biti raspoređeni u spojne kontakte. Zaključci iz 12. i 25. zavoja moraju biti spojeni na prijemnik, a iz 7. zavoja - na tlo.
Okretna antena
Uz pomoć koaksijalnog kabela i nekoliko dodataka možete napraviti ovu antenu koja može raditi s različitim frekvencijskim pojasevima. Sve ovisi o dimenzijama strukture. Na temelju ovog uređaja možete kreirati UHF antenu.
Može se koristiti za prijenos signala na udaljenosti do 80 m, a njegove prednosti uključuju jednostavnost proizvodnje i ugradnje, kao i visoku stabilnost prijenosa signala.
Koji materijali su vam potrebni za izradu okvirne antene?
- Koaksijalni kabel.
- Drvene šipke.
- Kondenzator s kapacitetom od 100pF.
- Koaksijalni konektor.
Da bi antena radila stabilno, potrebno je osigurati stabilnost kondenzatora, odnosno izolirati ga od mehaničkih, vremenskih i drugih utjecaja.
Antena je omča kabela spojena na kondenzator. Može raditi s mnogim frekvencijskim rasponima. Na primjer, s VF pojasom. Što je veća površina petlje (bolje ako je okrugla), to je veća pokrivenost primljenog signala.
Dizajn je postavljen na drveni stalak od šipki. Kako spojiti antenu? S koaksijalnim konektorom spojenim na izlaznu žicu.
Također, odgovarajući transformator je ponekad uključen u krug.
GSM standard
Na temelju antene koja reagira na magnetske valove, stvoreni su uređaji za primanje signala GSM standarda,koji se koristi u mobilnim komunikacijama.
Mnogi radio-amateri samostalno sastavljaju magnetske GSM antene i instaliraju ih tamo gdje se slabo prima mobilni signal. Na primjer, u dachama.
Antena za rad sa GSM komunikacijskim standardom može biti izrađena od plastične vodovodne cijevi, jednostrane folije od stakloplastike (debljine - 1,5-2 mm, širine - 10 mm) i bakrene žice (promjer - 1,5-2), 5 mm).
Format antene je log-periodičan. Takva domaća antena ima visoko pojačanje i uski uzorak zračenja.
Sljedeće trebate spojiti vibratore antene (prerezanu žicu) sa sabirnim vodovima (dvije trake od stakloplastike). Vibratori moraju biti zalemljeni na svaku sabirnu liniju, a zatim se vodovi međusobno povezuju pomoću koaksijalnog kabela. Vodovi su pričvršćeni na plastičnu cijev.
Kako spojiti ovu vrstu antene? Kabelska utičnica može se spojiti na opterećenje u obliku TV uređaja.
Zaključak
Dakle, uopće nije teško sastaviti vlastitu antenu koja reagira na magnetsku komponentu EMF-a. Dovoljno je slijediti sve gore opisane preporuke i uzeti u obzir elektromagnetske karakteristike različitih materijala.
Štoviše, za stvaranje takve strukture nije potrebno posebno znanje. Dovoljne su osnovne informacije o fizičkim procesima koji se odvijaju u različitim elementima, kao što je induktor.
