Сигнал, съдържащ полезна информация, може да бъде създаден с помощта на генератор. Мощността му може да се увеличи с помощта на усилвател и да се предаде на значително разстояние до друг кореспондент. Сигналът се предава от антена.
Антената е устройство, което преобразува електромагнитна вълна в електрически сигнал с определена честота по пътя на приемане, както и обратно преобразуване в пътя на предаване.
Има много видове антени. Те могат да бъдат класифицирани по дизайн или по принцип на действие, например. В последния случай се разграничават електрически и магнитни антени. Първите се управляват от електрическия компонент на електромагнитното поле (наричани по-долу EMF), а вторите, съответно, от магнитния.
Тази статия ще се фокусира върху магнитната антена, нейния дизайн, както и принципа на действие.
Радиовълни
Всички антени работят с определен диапазон от вълни. Вълните могат да бъдат класифицирани по дължина или по честота. Трябва да се отбележи, че дължината е обратно пропорционална на честотата.
По-долу е дадена таблица на съответствието между видовете радиовълни и техните параметри на дължина и честота.
| Тип вълни |
Дължина на вълната, m |
Честота |
| Extra Long | 105-104 | 3-30 kHz |
| Дълга | 104-103 | 30-300 kHz |
| Средно | 103-102 | 300 kHz - 3 MHz |
| Кратко | 100-10 | 3-30 MHz |
| Метър | 10-1 | 30-300MHz |
| Дециметри | 1-0, 1 | 300 MHz – 3 GHz |
| Сантиметър | 0, 1-0, 01 | 3-30GHz |
| милиметър | 0, 01-0, 001 | 30-300GHz |
Често имената на вълните се заменят с имена на диапазони. Например лентата с къси вълни се нарича HF лента.
Метрови, дециметрови, сантиметрови и милиметрови вълни са включени в обхвата на VHF - ултракъси вълни. Устройствата, работещи с дециметрови вълни, се наричат UHF антени (по-нататък - по аналогия).
Заявление
Типът антени, които реагират на магнитния компонент на полето, е открил широкприложение във всякакъв вид индустрия поради малки размери и приемно-предавателни свойства. Техният дизайн често е наистина много прост и представлява прътова антена (често използвана като антена за автомобил), която е малка в сравнение с, например, логаритмични антени. Последният тип антени често се срещат в жилищни сгради, където осигуряват телевизионни предавания.
Основното предимство на магнитните антени е устойчивостта на електрически смущения. Последният факт им позволява да се използват във всеки град, където има висока концентрация на електрически сигнали.
Дизайн
Най-простата магнитна антена съдържа:
- core;
- индуктор;
- рамка на бобината.
Върху сърцевината е поставена рамка и върху рамката е навита индуктор.
Ядрото на такава антена е направено от магнитен материал. Най-често от ферит, който има добри магнитни свойства, които ще бъдат обсъдени по-късно.
Намотката е изработена от проводим материал като мед, докато рамката е направена от изолационен материал, за да се избегнат ненужни контакти между завоите на бобината и сърцевината.
Всъщност се оказва, че магнитната антена е типичен дросел, познат на всеки радиолюбител или човек, дори косвено свързан с електрониката.
Теория на полето
За да разберете принципа на работа на такава антена, трябва да повторите основнотоинформация за всичко, свързано с предаването на сигнали от разстояние.
На първо място, електромагнитното поле, както подсказва името, включва два компонента - магнитен и електрически, които са неразривно свързани, като равнините на тези полета (ако говорим, пропускайки терминологичните подробности) са перпендикулярни една на друга.
На второ място, посоката на разпространение на това поле се определя от вектора на скоростта, който е перпендикулярен както на вектора на електрическия интензитет (индукция), така и на вектора на магнитния интензитет (индукция) в триизмерното пространство.
Защо векторът на интензитета може да бъде заменен с индукционния вектор? Тъй като стойностите на тези параметри еднакво характеризират полето от един или друг вид и са пропорционални една на друга.
Принципът на действие на L-образната антена
Трептенията (те се предават от антената) се излъчват от всеки обект: както дървена пръчка, така и метална тел. Единствената разлика е, че металът провежда по-добре електричеството, така че вибрациите, излъчвани от жицата, са по-забележими.
Следователно, най-простата антена може да бъде сглобена от парче армировка. Ще се окаже L-образната антена, позната на всички. Под действието на електромагнитно поле в котвата се индуцира електродвижеща сила, която по някакъв начин (изпускайки теоретичните подробности) е причината за трептения, както и основа за усилване на сигнала.
Металът е материал с добри електрически свойства. Ето защо в котвата се индуцира електродвижеща сила (EMF). следователно,L-образната антена на електрическия компонент на полето се управлява.
Принципът на действие на антена, която реагира на магнитно поле
Логично, ако L-образната метална антена реагира на електрическата компонента на полето, тогава магнитната антена реагира на магнитната компонента на електромагнитното поле. Поради този факт устройството получи името си.
Антена, разбира се, може да бъде направена от надлъжно парче феромагнит, но е по-ефективно да се даде на този материал формата на рамка.
В този дизайн магнитното поле също ще създаде EMF, но променлива. Антената ще се превърне в индуктор, в който енергията на ЕМП се преобразува в електрическа енергия (това е основната задача на антената).
Стойността на индуцираната ЕМП в рамката зависи от позицията на структурата спрямо равнината на полето. ЕМП е максимално, ако равнината на намотките на конструкцията е насочена към станцията, работеща със сигнала. Ако завъртите антената около вертикалната ос (изглед отгоре), тогава при един оборот тя ще има два максимума и два минимума (нулеви стойности) на EMF.
Моделът на излъчване на такава антена ще бъде под формата на безкрайност или цифра осем.
Моделът на излъчване е графично представяне на зависимостта на усилването от посоката на антената в определена равнина.
Усилването е стойност, изчислена като съотношение на стойността на изходния сигнал към стойността на входния сигнал. Например съотношението на изходната мощност към входнатамощност или изходно напрежение към входа.
Коефициентът на насоченост характеризира способността на антената да насочва сигнал към определена точка. Например за щифтова антена, използвана като антена за автомобил, този коефициент е на ниско ниво. Той излъчва вълна с форма на тор във всички посоки. Но за насочени антени като логаритмично-периодични или отразяващи, този коефициент е много по-висок.
Антената под формата на рамка също има добра насоченост. Това свойство позволява използването на такива устройства в специално оборудване като оборудване за лов на лисици.
Дизайн характеристики
Големината на индуцираната ЕМП до голяма степен се определя от размера на антената. Дори ако броят на навитите на него е значителен, тогава при малки размери стойността на EMF пак ще бъде недостатъчна за работата на определени приемници.
Но ако въведете феритни ядра вътре в магнитните антени, стойността на EMF ще се увеличи значително. Ядрото ще допринесе за затваряне на повече силови линии върху себе си, тоест, благодарение на сърцевината, полето ще бъде концентрирано върху антената, създавайки по-мощен магнитен поток и генериране на значителна ЕМП.
Ядро от магнитен материал
За да разберете кое магнитно ядро трябва да бъде инсталирано в антената, трябва да проучите параметъра на магнитната проницаемост, който показва колко пъти магнитното поле в даден материал е по-силно от външното поле.
Колкото по-висока е ставкатапропускливост, толкова по-добре магнитният материал концентрира полето върху себе си.
Ядрото на приемната магнитна антена обикновено има правоъгълно или кръгло сечение. Първо, поради лекотата на производство. Второ, поради факта, че ядрата с тази форма по-добре концентрират магнитните линии върху себе си.
Последният факт засяга такъв параметър като ефективната магнитна проницаемост. Може да не съвпада с първоначалната магнитна проницаемост, която обикновено се посочва в документацията за сърцевината. Ефективната пропускливост обаче зависи от първоначалната.
По този начин ефективната пропускливост на сърцевината зависи от следните показатели:
- размери на сърцевината;
- основна форма;
- първоначална магнитна пропускливост на материала, от който е направено това ядро.
Например, ако разглеждаме ядра със същата площ на напречното сечение, но различни дължини, тогава проба с по-голяма дължина ще има по-голяма стойност на ефективна пропускливост.
Между другото, зависимостта на ефективната пропускливост от дължината на феритната сърцевина, например, е нелинейна. До определена стойност на дължината на сърцевината пропускливостта се увеличава за повечето марки ферит, но след това някои от тях преминават в насищане и растежът спира. Например продуктите с маркировка 1000НН, 600НН и 400НН не преминават в насищане за дълго време, за разлика от 100НН и 50ВЧ. Това е важно да се вземе предвид при създаването на домашна антена.
Ефективност на антената
Ефективност на приемна антена, която реагира на магнитно поле,е пряко свързано с действителната височина. Това е височината на точката, от която излиза трептенето, излъчвано от антената, над определена точка на земната повърхност.
Действителната височина влияе на EMF, генерирана в антената. Съответно, колкото по-висока е нейната стойност, толкова по-голям е ЕМП, толкова по-слаби сигнали може да получи антената.
Какво определя ефективната височина на антената, която реагира на магнитния компонент на ЕМП?
- От ефективна пропускливост.
- Площ на сечението на сърцевината.
- Брой завъртания на бобината.
- Дължината на намотката, която изгражда самата намотка.
- Диаметър на намотката.
- Работна дължина на вълната.
Ефективната височина на антената ще бъде толкова по-висока, колкото по-големи са първите четири параметъра от горния списък, както и колкото по-малка е разликата между диаметрите на сърцевината на антената и намотката. Колкото по-къса е дължината на вълната, толкова по-висока е и височината.
Антенна намотка
От горните данни можем да заключим за важността на влиянието на индуктора върху свойствата на приемане и предаване на всяка антена (например HF магнитна антена), която реагира на магнитно поле.
Колкото по-високо е качеството на индуктора, толкова по-добре работи антената. Параметърът на качеството на намотката се оценява с помощта на нейния качествен фактор. Коефициентът на качество е параметър, изчислен като съотношението на съпротивлението на бобината към AC към съпротивлението на индуктивния елемент към DC.
Съпротивлението на AC намотка зависи и от дветеиндуктивността на самата намотка и честотата на тока. За да увеличите коефициента на качество на бобината, а с това и предавателно-приемните свойства на антената, която реагира на магнитно поле, можете да промените нейното съпротивление на постоянен ток. Например за увеличаване на диаметъра на получените завои на намотката или самата жица, от която е навита.
FM антена
Това е вид антена, която реагира на магнитно поле. FM вълната е сигнал с честота между 88 и 108 MHz.
За да направите този дизайн, ще ви трябва:
- закрепващи елементи, върху които ще бъде монтирана антената (например тръба);
- феритна сърцевина, която може да се постави върху конструкцията (върху тръбата);
- медна жица за навиване и контакти;
- свързващи щифтове за свързване на антената към приемащото устройство;
- медно фолио.
Преди навиване на намотката е необходимо да я изолирате от сърцевината с електрическа лента или хартия, навита около ферита. След това върху изолацията се поставя слой фолио. Припокрива се завой от 1 см и се изолира в зоната на припокриване със същата електрическа лента, например. Ето как се създава екранът на FM антената, върху който след това се навиват 25 навивки, образувайки намотка, с проводници на 7-ми, 12-ти и 25-ти обороти.
Отгоре намотката е покрита с подобен екран от фолио. Екраните - външни и вътрешни - са свързани помежду си.
Краищата на намотката трябва да бъдат подредени в свързващи контакти. Изводите от 12-ия и 25-ия оборот трябва да бъдат свързани към приемника, а от 7-ия завой - към земята.
Примкова антена
С помощта на коаксиален кабел и няколко аксесоара можете да направите тази антена, която може да работи с различни честотни ленти. Всичко зависи от размерите на конструкцията. На базата на това устройство можете да създадете UHF антена.
Може да се използва за предаване на сигнал на разстояние до 80 m, като предимствата му включват лекота на производство и монтаж, както и висока стабилност на предаване на сигнал.
Какви материали са ви необходими, за да направите кръгова антена?
- Коаксиален кабел.
- Дървени пръти.
- А кондензатор с капацитет от 100pF.
- Коаксиален конектор.
За да работи антената стабилно, е необходимо да се осигури стабилността на кондензатора, тоест да се изолира от механични, метеорологични и други влияния.
Антената е контур от кабел, свързан към кондензатор. Може да работи с много честотни диапазони. Например с ВЧ обхвата. Колкото по-голяма е площта на цикъла (по-добре, ако е кръгла), толкова по-голямо е покритието на получения сигнал.
Дизайнът е монтиран на дървена стойка, изработена от пръти. Как да свържете антена? С коаксиален конектор, свързан към изходния проводник.
Също така, съвпадащ трансформатор понякога е включен във веригата.
GSM стандарт
Въз основа на антена, която реагира на магнитни вълни, се създават устройства за получаване на сигнал от GSM стандарта,който се използва в мобилните комуникации.
Много радиолюбители самостоятелно сглобяват магнитни GSM антени и ги инсталират там, където клетъчният сигнал се приема лошо. Например в дачи.
Антена за работа със стандарта за комуникация GSM може да бъде изработена от пластмасова водопроводна тръба, едностранно фолио от фибростъкло (дебелина - 1,5-2 мм, ширина - 10 мм) и меден проводник (диаметър - 1,5-2)., 5 mm).
Форматът на антената е лог-периодичен. Такава самоделна антена има високо усилване и тесен модел на излъчване.
След това трябва да свържете антенните вибратори (нарязан проводник) със събирателните линии (две ленти от фибростъкло). Вибраторите трябва да бъдат запоени към всяка събирателна линия и след това линиите са свързани помежду си с помощта на коаксиален кабел. Линиите са фиксирани върху пластмасова тръба.
Как да свържете този тип антена? Изходът на кабела може да бъде свързан към товар под формата на телевизионно устройство.
Заключение
По този начин изобщо не е трудно да сглобите своя собствена антена, която да реагира на магнитния компонент на ЕМП. Достатъчно е да следвате всички препоръки, описани по-горе и да вземете предвид електромагнитните характеристики на различните материали.
Освен това не са необходими специални познания, за да се създаде такава структура. Основна информация за физическите процеси, протичащи в различни елементи, като индуктор, е достатъчна.
