Пайдалы ақпаратты қамтитын сигналды генератор арқылы жасауға болады. Оның қуатын күшейткіштің көмегімен арттыруға және басқа корреспондентке айтарлықтай қашықтықта беруге болады. Сигнал антенна арқылы беріледі.
Антенна – қабылдау жолындағы белгілі бір жиіліктегі электромагниттік толқынды электрлік сигналға, сондай-ақ жіберу жолындағы кері түрлендіруге арналған құрылғы.
Антенналардың көптеген түрлері бар. Оларды дизайн немесе жұмыс принципі бойынша жіктеуге болады, мысалы. Соңғы жағдайда электрлік және магниттік антенналар ерекшеленеді. Біріншісі электромагниттік өрістің электрлік құрамдас бөлігімен (бұдан әрі - ЭҚК), ал екіншісі, сәйкесінше, магнитпен басқарылады.
Бұл мақала магниттік антеннаға, оның дизайнына, сондай-ақ жұмыс принципіне арналған.
Радиотолқындар
Барлық антенналар толқындардың белгілі бір диапазонында жұмыс істейді. Толқындарды ұзындығы немесе жиілігі бойынша жіктеуге болады. Ұзындық жиілікке кері пропорционал екенін ескеру керек.
Төменде радиотолқын түрлері мен олардың ұзындық пен жиілік параметрлері арасындағы сәйкестік кестесі берілген.
| Толқындар түрі | Толқын ұзындығы, m |
Жиілік |
| Қосымша ұзақ | 105-104 | 3-30 кГц |
| Ұзын | 104-103 | 30-300 кГц |
| Орташа | 103-102 | 300 кГц - 3 МГц |
| Қысқа | 100-10 | 3-30 МГц |
| Метр | 10-1 | 30-300МГц |
| Дециметр | 1-0, 1 | 300 МГц – 3 ГГц |
| Сантиметр | 0, 1-0, 01 | 3-30ГГц |
| Миллиметр | 0, 01-0, 001 | 30-300ГГц |
Толқын атаулары жиі ауқым атауларымен ауыстырылады. Мысалы, қысқа толқын диапазоны HF диапазоны деп аталады.
Метр, дециметр, сантиметр және миллиметрлік толқындар VHF диапазонына кіреді - ультра қысқа толқындар. Дециметрлік толқындармен жұмыс істейтін құрылғылар UHF антенналары деп аталады (бұдан әрі – ұқсастық бойынша).
Қолданба
Өрістің магниттік компонентіне жауап беретін антенналардың түрі кең ауқымды тапты.шағын өлшемдері мен қабылдау-беру қасиеттеріне байланысты өнеркәсіптің кез келген түрінде қолданылуы. Олардың дизайны көбінесе шын мәнінде өте қарапайым және таяқша антеннасы (көбінесе автомобильге арналған антенна ретінде пайдаланылады), мысалы, логарифмдік антенналармен салыстырғанда шағын. Антеннаның соңғы түрі көбінесе теледидар хабарларын беретін тұрғын үйлерде кездеседі.
Магниттік антенналардың басты артықшылығы - электрлік кедергілерге төзімділік. Соңғы факт оларды электр сигналдары көп шоғырланған кез келген қалада пайдалануға мүмкіндік береді.
Дизайн
Ең қарапайым магниттік антеннаның құрамында:
- өзегі;
- индуктор;
- орамдық жақтау.
Жақтау өзекке, ал индуктор жақтауға оралған.
Мұндай антеннаның өзегі магниттік материалдан жасалған. Көбінесе жақсы магниттік қасиеттері бар ферриттен алынады, ол туралы кейінірек талқыланады.
Орама мыс сияқты өткізгіш материалдан жасалған, ал жақтау орамның бұрылыстары мен өзек арасында қажетсіз контактілерді болдырмау үшін оқшаулағыш материалдан жасалған.
Шын мәнінде, магниттік антенна кез келген радиоәуесқойға немесе электроникаға жанама түрде қатысы бар адамға таныс әдеттегі дроссель болып шықты.
Өріс теориясы
Мұндай антеннаның жұмыс істеу принципін түсіну үшін негізгіні қайталау керекқашықтықта сигналдарды жіберуге қатысты барлық ақпарат.
Біріншіден, электромагниттік өріс, аты айтып тұрғандай, екі құрамдас бөлікті қамтиды - магниттік және электрлік, олар бір-бірімен тығыз байланысты және бұл өрістердің жазықтықтары (егер терминологиялық мәліметтерді алып тастасақ) бір-біріне перпендикуляр.
Екіншіден, бұл өрістің таралу бағыты үш өлшемді кеңістіктегі электр қарқындылығы (индукция) векторына да, магниттік қарқындылық (индукция) векторына да перпендикуляр болатын жылдамдық векторымен анықталады.
Неліктен интенсивтілік векторын индукция векторымен ауыстыруға болады? Өйткені бұл параметрлердің мәндері бір түрдегі өрісті бірдей сипаттайды және бір-біріне пропорционалды.
L-тәрізді антеннаның жұмыс принципі
Тербелістерді (олар антенна арқылы таратады) кез келген зат шығарады: ағаш таяқша да, металл сым да. Жалғыз айырмашылығы - металл электр тогын жақсы өткізеді, сондықтан сым шығаратын тербеліс айтарлықтай байқалады.
Сондықтан ең қарапайым антеннаны арматура бөлігінен жинауға болады. Барлығына таныс L-тәрізді антенна шығады. Электромагниттік өрістің әсерінен якорьде электр қозғаушы күш индукцияланады, ол қандай да бір түрде (теориялық мәліметтерді ескермей) тербелістердің себебі, сондай-ақ сигналды күшейту үшін негіз болып табылады.
Метал – жақсы электрлік қасиеттері бар материал. Сол себепті арматурада электр қозғаушы күш (ЭҚК) индукцияланады. Демек,өрістің электрлік құрамдас бөлігінің L-тәрізді антеннасы басқарылады.
Магниттік өріске жауап беретін антеннаның жұмыс принципі
Логикалық түрде, L-тәрізді металл антенна өрістің электрлік компонентіне жауап берсе, магниттік антенна электромагниттік өрістің магниттік құрамдас бөлігіне жауап береді. Осы фактіге байланысты құрылғы өз атауын алды.
Антеннаны, әрине, ферромагнетиктің бойлық бөлігінен жасауға болады, бірақ бұл материалға жақтаудың пішінін беру тиімдірек.
Бұл дизайнда магнит өрісі де ЭҚК жасайды, бірақ айнымалы. Антенна индукторға айналады, онда ЭҚК энергиясы электр энергиясына айналады (бұл антеннаның негізгі міндеті).
Жақтаудағы индукцияланған ЭҚК мәні құрылымның өріс жазықтығына қатысты орнына байланысты. ЭҚК максималды болады, егер құрылымның катушкаларының жазықтығы сигналмен жұмыс істейтін станцияға бағытталған. Егер антеннаны тік осьтің айналасында бұрсаңыз (жоғарғы көрініс), онда бір айналымда ол ЭҚК екі максималды және екі минимумына (нөлдік мән) ие болады.
Мұндай антеннаның сәулелену үлгісі шексіздік немесе сегіздік фигура түрінде болады.
Сәулелену үлгісі белгілі бір жазықтықтағы күшейтудің антенна бағытына тәуелділігінің графикалық көрінісі болып табылады.
Кеңес – шығыс сигнал мәнінің кіріс сигналының мәніне қатынасы ретінде есептелетін мән. Мысалы, шығыс қуатының кіріске қатынасыкіріске арналған қуат немесе шығыс кернеуі.
Бағыттау коэффициенті антеннаның сигналды белгілі бір нүктеге бағыттау мүмкіндігін сипаттайды. Мысалы, автомобильге арналған антенна ретінде пайдаланылатын түйреуіш антенна үшін бұл коэффициент төмен деңгейде. Ол барлық бағытта торус тәрізді толқынды таратады. Бірақ лог-периодтық немесе шағылысатын сияқты бағытталған антенналар үшін бұл коэффициент әлдеқайда жоғары.
Жақтау түріндегі антеннаның да бағыты жақсы. Бұл қасиет мұндай құрылғыларды түлкі аулау жабдықтары сияқты арнайы жабдықта пайдалануға мүмкіндік береді.
Дизайн мүмкіндіктері
Индукцияланған ЭҚК шамасы негізінен антеннаның өлшемімен анықталады. Ондағы бұрылыстардың саны айтарлықтай болса да, шағын өлшемдермен ЭҚК мәні кейбір қабылдағыштардың жұмысы үшін әлі де жеткіліксіз болады.
Бірақ магниттік антенналардың ішіне феррит өзектерін енгізсеңіз, ЭҚК мәні айтарлықтай артады. Ядро өзіне көбірек өріс сызықтарын жабуға ықпал етеді, яғни ядроның арқасында өріс антеннаға шоғырланып, анағұрлым қуатты магнит ағынын жасайды және айтарлықтай ЭМӨ жасайды.
Магниттік материал өзегі
Антеннаға қандай магниттік ядро орнату керектігін түсіну үшін белгілі бір материалдағы магнит өрісі сыртқы өрістен қанша есе күшті екенін көрсететін магниттік өткізгіштік параметрін зерттеу керек.
Тариф соғұрлым жоғары боладыөткізгіштігі болса, магниттік материал өрісті өзіне жақсырақ шоғырландырады.
Қабылдағыш магниттік антеннаның өзегі әдетте тікбұрышты немесе дөңгелек бөлікке ие. Біріншіден, өндірістің қарапайымдылығына байланысты. Екіншіден, бұл пішіндегі өзектер магниттік сызықтарды өздеріне жақсырақ шоғырландырады.
Соңғы факт тиімді магниттік өткізгіштік сияқты параметрге әсер етеді. Ол әдетте ядроға арналған құжаттамада көрсетілген бастапқы магниттік өткізгіштікпен сәйкес келмеуі мүмкін. Дегенмен, тиімді өткізгіштік бастапқыға байланысты.
Осылайша, ядроның тиімді өткізгіштігі келесі көрсеткіштерге байланысты:
- негізгі өлшемдер;
- өзегі пішіні;
- осы өзек жасалған материалдың бастапқы магниттік өткізгіштігі.
Мысалы, көлденең қимасының ауданы бірдей, бірақ ұзындықтары әртүрлі өзектерді қарастыратын болсақ, ұзындығы ұзағырақ үлгі тиімді өткізгіштіктің үлкен мәніне ие болады.
Айтпақшы, тиімді өткізгіштіктің феррит ядросының ұзындығына тәуелділігі, мысалы, сызықты емес. Өзек ұзындығының белгілі бір мәніне дейін өткізгіштік ферриттің көптеген сорттары үшін артады, бірақ кейін олардың кейбіреулері қанығуға түседі және өсу тоқтайды. Мысалы, 1000НН, 600НН және 400НН таңбалары бар өнімдер 100НН және 50ВЧ сияқты ұзақ уақыт бойы қанықпайды. Бұл үй антеннасын жасау кезінде ескеру маңызды.
Антенна тиімділігі
Магниттік өріске жауап беретін қабылдау антеннасының тиімділігі,нақты биіктікке тікелей байланысты. Бұл жер бетіндегі белгілі бір нүктеден жоғары, антенна шығаратын тербеліс шығатын нүктенің биіктігі.
Нақты биіктік антеннада жасалған ЭҚК әсер етеді. Сәйкесінше, оның мәні неғұрлым жоғары болса, ЭҚК соғұрлым үлкен болса, антенна соғұрлым әлсіз сигналдарды қабылдай алады.
ЭҚК магниттік компонентіне жауап беретін антеннаның тиімді биіктігін не анықтайды?
- Тиімді өткізгіштіктен.
- Ядроның қима ауданы.
- Катушканың айналу саны.
- Ораманың өзін құрайтын орамның ұзындығы.
- Орам диаметрі.
- Жұмыс толқын ұзындығы.
Антеннаның тиімді биіктігі неғұрлым жоғары болса, жоғарыда аталған тізімнің алғашқы төрт параметрі соғұрлым көп болады, сондай-ақ антенна өзегі мен орама сымының диаметрлері арасындағы айырмашылық соғұрлым аз болады. Толқын ұзындығы неғұрлым қысқа болса, биіктігі де соғұрлым жоғары болады.
Антенна катушкасы
Жоғарыда келтірілген деректерден магнит өрісіне жауап беретін кез келген антеннаның (мысалы, ЖЖ магниттік антеннасының) қабылдау және жіберу қасиеттеріне индуктордың әсерінің маңыздылығы туралы қорытынды жасауға болады.
Индуктордың сапасы неғұрлым жоғары болса, антенна соғұрлым жақсы жұмыс істейді. Орамның сапа параметрі оның сапа коэффициенті арқылы бағаланады. Сапа коэффициенті – катушканың айнымалы токқа қарсылығының индуктивті элементтің тұрақты токқа кедергісіне қатынасы ретінде есептелетін параметр.
Айнымалы ток катушкасының кедергісі екеуіне де байланыстыкатушканың индуктивтілігі және ток жиілігі. Катушканың сапа коэффициентін және онымен магнит өрісіне жауап беретін антеннаның қабылдау-беру қасиеттерін арттыру үшін оның тұрақты токқа кедергісін өзгертуге болады. Мысалы, орамның немесе ол оралған сымның диаметрін ұлғайту үшін.
FM антеннасы
Бұл магнит өрісіне жауап беретін антенна түрі. FM толқыны – 88 және 108 МГц арасындағы жиіліктегі сигнал.
Бұл дизайнды жасау үшін сізге қажет:
- антенна орнатылатын бекіткіштер (мысалы, құбыр);
- құрылымға (құбырға) қоюға болатын феррит өзегі;
- орамаға және контактілерге арналған мыс сым;
- антеннаны қабылдау құрылғысына қосуға арналған қосқыштар;
- мыс фольга.
Ораманы орамастан бұрын оны электрлік таспамен немесе ферриттің айналасына қағаз орап отырып, оны өзектен оқшаулау қажет. Содан кейін оқшаулағышқа фольга қабаты қойылады. Ол 1 см бұрылыспен қабаттасады және, мысалы, бірдей электр таспасының көмегімен қабаттасу аймағында оқшауланады. FM антеннасының экраны осылай жасалады, содан кейін 7, 12 және 25-ші бұрылыстарда өткізгіштері бар 25 айналым оралып, катушкалар пайда болады.
Жоғарыдан орам ұқсас фольга экранымен жабылған. Экрандар - сыртқы және ішкі - бір-бірімен байланысты.
Орама сымының ұштары қосылатын контактілерде орналасуы керек. 12-ші және 25-ші айналымдардың қорытындылары қабылдағышқа, ал 7-ші айналымнан бастап - жерге қосылуы керек.
Цикл антенна
Коаксиалды кабель мен бірнеше керек-жарақтардың көмегімен әртүрлі жиілік диапазондарымен жұмыс істей алатын бұл антеннаны жасауға болады. Мұның бәрі құрылымның өлшемдеріне байланысты. Осы құрылғының негізінде сіз UHF антеннасын жасай аласыз.
Оны 80 м-ге дейінгі қашықтыққа сигнал беру үшін пайдалануға болады және оның артықшылықтарына өндіру мен орнатудың қарапайымдылығы, сондай-ақ сигнал берудің жоғары тұрақтылығы жатады.
Цикл антеннасын жасау үшін қандай материалдар қажет?
- Коаксиалды кабель.
- Ағаш жолақтар.
- Сыйымдылығы 100pF конденсатор.
- Коаксиалды қосқыш.
Антеннаның тұрақты жұмыс істеуі үшін конденсатордың тұрақтылығын қамтамасыз ету қажет, яғни оны механикалық, ауа райы және басқа әсерлерден оқшаулау керек.
Антенна конденсаторға жалғанған кабель тізбегі болып табылады. Ол көптеген жиілік диапазондарымен жұмыс істей алады. Мысалы, HF диапазонымен. Контурдың ауданы неғұрлым үлкен болса (дөңгелек болса жақсы), қабылданған сигналдың қамтуы соғұрлым жоғары болады.
Дизайн барлардан жасалған ағаш тірекке орнатылған. Антеннаны қалай қосуға болады? Шығу сымына қосылған коаксиалды қосқышпен.
Сонымен қатар сәйкес трансформатор кейде тізбекке қосылады.
GSM стандарты
Магниттік толқындарға жауап беретін антенна негізінде құрылғылар GSM стандартының сигналын қабылдау үшін жасалған,ол ұялы байланыста қолданылады.
Көптеген радиоәуесқойлар магниттік GSM антенналарын дербес жинап, ұялы байланыс сигналы нашар қабылданатын жерге орнатады. Мысалы, саяжайларда.
GSM байланыс стандартымен жұмыс істеуге арналған антенна пластикалық су құбырынан, бір жақты фольгалы шыны талшықтан (қалыңдығы - 1,5-2 мм, ені - 10 мм) және мыс сымнан (диаметрі - 1,5-2) жасалуы мүмкін., 5 мм).
Антенна пішімі журнал-периодты болып табылады. Үйде жасалған мұндай антеннаның жоғары кірісі және тар сәулелену үлгісі бар.
Содан кейін антенна вибраторларын (кесілген сым) жинау желілерімен (әйнек талшықтарының екі жолағы) қосу керек. Әрбір жинау сызығына вибраторларды дәнекерлеу керек, содан кейін сызықтар коаксиалды кабель арқылы бір-біріне қосылады. Сызықтар пластик құбырға бекітілген.
Антеннаның бұл түрін қалай қосуға болады? Кабель розеткасын теледидар құрылғысы түріндегі жүктемеге қосуға болады.
Қорытынды
Осылайша, ЭҚК магниттік құрамдас бөлігіне жауап беретін өз антеннаңызды құрастыру мүлде қиын емес. Жоғарыда сипатталған барлық ұсыныстарды орындау және әртүрлі материалдардың электромагниттік сипаттамаларын ескеру жеткілікті.
Сонымен қатар, мұндай құрылымды жасау үшін арнайы білім қажет емес. Индуктор сияқты әртүрлі элементтерде болатын физикалық процестер туралы негізгі ақпарат жеткілікті.
