Signal koji sadrži korisne informacije može se kreirati pomoću generatora. Njegova snaga se može povećati uz pomoć pojačala i prenijeti na znatnu udaljenost drugom dopisniku. Signal se prenosi putem antene.
Antena je uređaj koji pretvara elektromagnetni talas u električni signal na određenoj frekvenciji u prijemnom putu, kao i reverznu konverziju na putu prenosa.
Postoji mnogo vrsta antena. Na primjer, mogu se klasificirati prema dizajnu ili principu rada. U potonjem slučaju razlikuju se električne i magnetne antene. Prvi se kontrolišu električnom komponentom elektromagnetnog polja (u daljem tekstu EMF), a drugi, respektivno, magnetnim.
Ovaj članak će se fokusirati na magnetnu antenu, njen dizajn, kao i princip rada.
Radio talasi
Sve antene rade sa određenim opsegom talasa. Talasi se mogu klasificirati po dužini ili po frekvenciji. Treba napomenuti da je dužina obrnuto proporcionalna frekvenciji.
Slijedi tabela korespondencije između tipova radio talasa i njihovih parametara dužine i frekvencije.
| Vrsta talasa | valna dužina, 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 talasa zamenjuju imenima opsega. Na primjer, kratkotalasni opseg se naziva HF opseg.
Metarski, decimetarski, centimetarski i milimetarski talasi uključeni su u VHF opseg - ultrakratki talasi. Uređaji koji rade sa decimetarskim talasima nazivaju se UHF antene (u daljem tekstu - po analogiji).
Prijava
Tip antena koje reaguju na magnetnu komponentu polja pronašao je širokprimjena u bilo kojoj industriji zbog malih dimenzija i svojstava prijema i prijenosa. Njihov dizajn je često zaista vrlo jednostavan i predstavlja šipku antenu (često se koristi kao antena za automobil), koja je mala u odnosu na, na primjer, logaritamske antene. Potonji tip antene se često nalazi u stambenim zgradama, gdje pružaju televizijski prenos.
Glavna prednost magnetnih antena je otpornost na električne smetnje. Posljednja činjenica im omogućava da se koriste u bilo kojem gradu gdje postoji velika koncentracija električnih signala.
Dizajn
Najjednostavnija magnetna antena sadrži:
- core;
- induktor;
- okvir zavojnice.
Okvir se stavlja na jezgro, a induktor je namotan na okvir.
Jezgro takve antene je napravljeno od magnetnog materijala. Najčešće od ferita, koji ima dobra magnetna svojstva, o čemu će biti riječi kasnije.
Namotaj je napravljen od provodljivog materijala poput bakra, dok je okvir napravljen od izolacionog materijala kako bi se izbjegao nepotrebni kontakt između zavoja zavojnice i jezgre.
U stvari, ispada da je magnetna antena tipična prigušnica, poznata svakom radio-amateru ili osobi čak posredno vezanoj za elektroniku.
Teorija polja
Da biste razumjeli princip rada takve antene, trebali biste ponoviti osnovnoinformacije o svemu u vezi sa prijenosom signala na daljinu.
Prvo, elektromagnetno polje, kao što naziv govori, uključuje dve komponente - magnetnu i električnu, koje su neraskidivo povezane, a ravni ovih polja (ako govorimo, izostavljajući terminološke detalje) su okomite jedna na drugu.
Drugo, smjer širenja ovog polja je određen 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 podjednako karakteriziraju polje ove ili one vrste i proporcionalne su jedna drugoj.
Princip rada antene u obliku slova L
Oscilacije (prenose ih antena) emituje bilo koji predmet: i drveni štap i metalna žica. Jedina razlika je u tome što metal bolje provodi električnu energiju, pa su vibracije koje emituje žica uočljivije.
Dakle, najjednostavnija antena se može sastaviti od komada armature. Ispostavit će se svima poznata antena u obliku slova L. Pod dejstvom elektromagnetnog polja u armaturi se indukuje elektromotorna sila koja je na neki način (izostavljajući teorijske detalje) uzrok oscilacija, kao i osnova za pojačavanje signala.
Metal je materijal sa dobrim električnim svojstvima. Zbog toga se u armaturi indukuje elektromotorna sila (EMS). shodno tome,kontroliše se antena u obliku slova L električne komponente polja.
Princip rada antene koja reaguje na magnetsko polje
Logično, ako metalna antena u obliku slova L reaguje na električnu komponentu polja, tada magnetna antena reaguje na magnetnu komponentu elektromagnetnog polja. Zbog ove činjenice uređaj je i dobio ime.
Antena se, naravno, može napraviti od uzdužnog komada feromagneta, ali je efikasnije dati ovom materijalu oblik okvira.
U ovom dizajnu, magnetno polje će takođe stvoriti EMF, ali promenljivu. Antena će se pretvoriti u induktor, u kojem se EMF energija pretvara u električnu energiju (ovo je glavni zadatak antene).
Vrijednost induciranog EMF-a u okviru zavisi od položaja strukture u odnosu na ravan polja. EMF je maksimalan ako je ravnina zavojnica strukture usmjerena na stanicu koja radi sa signalom. Ako rotirate antenu oko vertikalne ose (pogled odozgo), tada će u jednom okretu imati dva maksimuma i dva minimuma (nulte vrijednosti) EMF-a.
Šablon zračenja takve antene će biti u obliku beskonačnosti ili osmice.
Šablon zračenja je grafički prikaz zavisnosti pojačanja od smjera antene u određenoj ravni.
Gain 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 tačku. Na primjer, za pin antenu koja se koristi kao antena za automobil, ovaj koeficijent je na niskom nivou. Zrači val u obliku torusa u svim smjerovima. Ali za usmjerene antene kao što su log-periodične ili reflektirajuće, ovaj koeficijent je mnogo veći.
Antena u obliku okvira takođe ima dobru usmerenost. Ovo svojstvo dozvoljava korištenje ovakvih uređaja u specijalnoj opremi kao što je oprema za lov na lisice.
Karakteristike dizajna
Veličina indukovanog EMF-a je u velikoj meri određena veličinom antene. Čak i ako je broj zavoja namotanih na njega značajan, tada će s malim dimenzijama, vrijednost EMF-a i dalje biti nedovoljna za rad određenih prijemnika.
Ali ako uvedete feritna jezgra unutar magnetnih antena, vrijednost EMF-a će se značajno povećati. Jezgro će doprinijeti zatvaranju više linija polja na sebe, odnosno, zahvaljujući jezgru, polje će biti koncentrisano na antenu, stvarajući snažniji magnetni fluks i generirajući značajan EMF.
Jezgro od magnetnog materijala
Da biste razumjeli koje magnetno jezgro treba ugraditi u antenu, potrebno je proučiti parametar magnetne permeabilnosti, koji pokazuje koliko je puta magnetno polje u određenom materijalu jače od vanjskog polja.
Što je veća stopapermeabilnost, to bolje magnetni materijal koncentriše polje na sebe.
Jezgro prijemne magnetne antene obično ima pravougaoni ili okrugli presek. Prvo, zbog lakoće proizvodnje. Drugo, zbog činjenice da jezgra ovog oblika bolje koncentrišu magnetne linije na sebi.
Posljednja činjenica utiče na parametar kao što je efektivna magnetna permeabilnost. Možda se ne podudara s početnom magnetskom permeabilnosti, koja je obično naznačena u dokumentaciji za jezgro. Međutim, efektivna propusnost zavisi od početne.
Dakle, efektivna propusnost jezgra zavisi od sljedećih pokazatelja:
- dimenzije jezgre;
- oblik jezgre;
- početna magnetna permeabilnost materijala od kojeg je ovo jezgro napravljeno.
Na primjer, ako uzmemo u obzir jezgra sa istom površinom poprečnog presjeka, ali različitim dužinama, tada će uzorak veće dužine imati veću vrijednost efektivne propusnosti.
Usput, zavisnost efektivne permeabilnosti od dužine feritnog jezgra, na primer, je nelinearna. Do određene vrijednosti dužine jezgra, propusnost se povećava za većinu vrsta ferita, ali tada neki od njih prelaze u zasićenje i rast se zaustavlja. Na primjer, proizvodi sa oznakama 1000NN, 600NN i 400NN ne idu u zasićenje dugo vremena, za razliku od 100NN i 50VČ. Ovo je važno uzeti u obzir prilikom izrade domaće antene.
Efikasnost antene
Efikasnost prijemne antene koja reaguje na magnetno polje,je direktno povezana sa stvarnom visinom. Ovo je visina tačke iz koje izlazi oscilacija koju emituje antena, iznad određene tačke na površini zemlje.
Stvarna visina utiče na EMF generiran u anteni. Shodno tome, što je veća njena vrijednost, što je veći EMF, to slabije signale antena može primiti.
Šta određuje efektivnu visinu antene koja reaguje na magnetnu komponentu EMF-a?
- Od efektivne propusnosti.
- Površina presjeka jezgre.
- Broj zavoja zavojnice.
- Dužina namotaja koji čini samu zavojnicu.
- Prečnik namotaja.
- Radna talasna dužina.
Efektivna visina antene će biti veća, što su veća prva četiri parametra sa gornje liste, kao i što je manja razlika između prečnika antenskog jezgra i žice za namotaje. Što je talasna dužina kraća, to je i visina veća.
Antenska zavojnica
Iz gornjih podataka možemo zaključiti o važnosti uticaja induktora na svojstva prijema i odašiljanja bilo koje antene (na primjer, VF magnetne antene) koja reagira na magnetsko polje.
Što je veći kvalitet induktora, to bolje radi antena. Parametar kvaliteta zavojnice se procjenjuje korištenjem njegovog faktora kvalitete. Faktor kvaliteta je parametar izračunat kao omjer otpora zavojnice prema AC prema otporu induktivnog elementa prema DC.
Otpor AC zavojnice zavisi od obainduktivnost samog namotaja i frekvenciju struje. Da biste povećali faktor kvalitete zavojnice, a time i svojstva prijema i prijenosa 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 reaguje na magnetno polje. FM val je signal na frekvenciji između 88 i 108 MHz.
Da napravite ovaj dizajn, trebat će vam:
- pričvršćivači na koje će se postaviti antena (na primjer, cijev);
- feritno jezgro koje se može staviti na konstrukciju (na cijev);
- bakrena žica za namotavanje i kontakte;
- priključne igle za povezivanje antene sa prijemnim uređajem;
- bakrena folija.
Prije namotavanja namotaja, potrebno ga je izolirati od jezgre električnom trakom ili papirom namotanim oko ferita. Zatim se na izolaciju postavlja sloj folije. Preklapa se zaokret od 1 cm i izoluje se u području preklapanja pomoću iste električne trake, na primjer. Ovako nastaje ekran FM antene, na koji se zatim namota 25 zavoja, formirajući kalem, sa vodovima na 7., 12. i 25. zavoju.
Odozgo, namotaj je prekriven sličnim folijskim ekranom. Ekrani - eksterni i unutrašnji - su međusobno povezani.
Krajevi žice za namotaje treba da budu raspoređeni u spojne kontakte. Zaključci iz 12. i 25. okreta moraju biti spojeni na prijemnik, a iz 7. okreta - na uzemljenje.
Loop antena
Uz pomoć koaksijalnog kabla i nekoliko dodataka možete napraviti ovu antenu, koja može raditi sa različitim frekventnim opsezima. Sve ovisi o dimenzijama konstrukcije. Na osnovu 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 kružne antene?
- Koaksijalni kabl.
- Drvene šipke.
- Kondenzator sa kapacitetom od 100pF.
- Koaksijalni konektor.
Da bi antena radila stabilno, potrebno je obezbediti stabilnost kondenzatora, odnosno izolovati ga od mehaničkih, vremenskih i drugih uticaja.
Antena je omča kabla spojena na kondenzator. Može raditi sa mnogim frekventnim opsezima. Na primjer, sa HF opsegom. Što je veća površina petlje (bolje ako je okrugla), to je veća pokrivenost primljenog signala.
Dizajn je postavljen na drveno postolje napravljeno od šipki. Kako spojiti antenu? Sa koaksijalnim konektorom spojenim na izlaznu žicu.
Takođe, odgovarajući transformator je ponekad uključen u kolo.
GSM standard
Na osnovu antene koja reaguje na magnetne talase, uređaji se kreiraju da primaju signal GSM standarda,koji se koristi u mobilnim komunikacijama.
Mnogi radio-amateri samostalno sastavljaju magnetne GSM antene i postavljaju ih tamo gde se slabo prima mobilni signal. Na primjer, na dačama.
Antena za rad sa GSM komunikacionim standardom može biti izrađena od plastične vodovodne cijevi, jednostrane folije od stakloplastike (debljine - 1,5-2 mm, širine - 10 mm) i bakarne žice (prečnik - 1,5-2), 5 mm).
Format antene je log-periodičan. Takva domaća antena ima veliko pojačanje i uski dijagram zračenja.
Dalje, potrebno je da povežete vibratore antene (presečenu žicu) sa sabirnim vodovima (dve trake od fiberglasa). Vibratori moraju biti zalemljeni na svaku sabirnu liniju, a zatim se vodovi međusobno povezuju pomoću koaksijalnog kabla. Vodovi su pričvršćeni na plastičnu cijev.
Kako spojiti ovu vrstu antene? Utičnica za kabl se može spojiti na opterećenje u obliku TV uređaja.
Zaključak
Dakle, nije nimalo teško sastaviti sopstvenu antenu koja reaguje na magnetnu komponentu EMF-a. Dovoljno je pratiti sve gore opisane preporuke i uzeti u obzir elektromagnetne karakteristike različitih materijala.
Štaviše, za kreiranje takve strukture nije potrebno posebno znanje. Dovoljne su osnovne informacije o fizičkim procesima koji se odvijaju u različitim elementima, kao što je induktor.
