هوائيات حلزونية لاتصالات UWB. هوائي حلزوني محلي الصنع للتلفزيون الرقمي الأرضي. أنواع الهوائيات الحلزونية

ينتمي الهوائي الحلزوني إلى فئة هوائيات الموجات المتنقلة. نطاق التشغيل الرئيسي هو ديسيمتر وسنتيمتر. إنه ينتمي إلى فئة الهوائيات السطحية. عنصرها الرئيسي هو دوامة متصلة بخط متحد المحور. يخلق اللولب نمطًا إشعاعيًا على شكل فصين ينبعثان على طول محوره في اتجاهات مختلفة.

الهوائيات الحلزونية تأتي في أنواع أسطوانية ومسطحة ومخروطية. إذا كان العرض المطلوب لنطاق التشغيل هو 50% أو أقل، فسيتم استخدام حلزون أسطواني في الهوائي. يزيد الحلزون المخروطي من نطاق الاستقبال مرتين مقارنة بالأسطواني. والمسطحة تعطي بالفعل ميزة عشرين ضعفًا. الأكثر شيوعًا للاستقبال في نطاق الترددات VHF هو هوائي راديو أسطواني ذو استقطاب دائري وكسب عالي لإشارة الخرج.

جهاز الهوائي

الجزء الرئيسي من الهوائي هو موصل ملفوف. هنا، كقاعدة عامة، يتم استخدام الأسلاك النحاسية أو النحاسية أو الفولاذية. وحدة التغذية متصلة به. وهو مصمم لنقل الإشارة من الحلزون إلى الشبكة (المستقبل) وبترتيب عكسي (المرسل). المغذيات من النوع المفتوح والمغلق. مغذيات النوع المفتوح هي أدلة موجية غير محمية. والنوع المغلق له درع خاص ضد التداخل مما يجعل المجال الكهرومغناطيسي محمي من المؤثرات الخارجية. اعتمادا على تردد الإشارة، يتم تحديد تصميم وحدة التغذية التالية:

ما يصل إلى 3 ميجاهرتز: شبكات سلكية محمية وغير محمية؛

3 ميجا هرتز إلى 3 جيجا هرتز: الأسلاك المحورية؛

من 3 جيجا هرتز إلى 300 جيجا هرتز: أدلة موجية معدنية وعازلة للكهرباء؛

فوق 300 جيجا هرتز: الخطوط شبه الضوئية.

عنصر آخر من الهوائي كان العاكس. والغرض منه هو تركيز الإشارة على الحلزون. وهي مصنوعة بشكل رئيسي من الألومنيوم. قاعدة الهوائي عبارة عن إطار ذو ثابت عازل منخفض، على سبيل المثال، الرغوة أو البلاستيك.

حساب أبعاد الهوائي الرئيسي

يبدأ حساب الهوائي الحلزوني بتحديد الأبعاد الرئيسية للحلزون. هم:

عدد المنعطفات ن؛

زاوية الحلزون أ؛

القطر الحلزوني D؛

الملعب الحلزوني S؛

قطر العاكس 2D.

أول شيء يجب فهمه عند تصميم هوائي حلزوني هو أنه مرنان موجة (مضخم). كانت ميزتها هي مقاومة الإدخال العالية.

ويعتمد نوع الموجات المثارة فيه على الأبعاد الهندسية لدائرة التضخيم. المنعطفات المجاورة للدوامة لها تأثير قوي جدًا على طبيعة الإشعاع. النسب المثالية:

D=π/π، حيث π هو الطول الموجي، π=3.14

لأن lect هي قيمة تختلف وتعتمد على التردد، ثم تأخذ الحسابات متوسط ​​قيم هذا المؤشر، ويتم حسابها باستخدام الصيغ:

μ دقيقة = ج / و ماكس؛  ماكس= c/f دقيقة، حيث c=3×10 8 م/ثانية. (سرعة الضوء) و f max، f min - معلمة تردد الإشارة القصوى والدنيا.

 أف=1/2( دقيقة+  كحد أقصى)

n= L/S، حيث L هو الطول الإجمالي للهوائي، ويتم تحديده بواسطة الصيغة:

L = (61˚/Ω) 2  avg، حيث Ω هو معامل اتجاهية الهوائي، تبعاً للاستقطاب (مأخوذ من الكتب المرجعية).

التصنيف حسب نطاق التشغيل

وفقًا لنطاق التردد الرئيسي، فإن أجهزة الإرسال والاستقبال هي:

1. النطاق الضيق. يعتمد عرض الشعاع ومقاومة الإدخال بشكل كبير على التردد. يشير هذا إلى أن الهوائي يمكن أن يعمل دون إعادة التوليف فقط في طيف طول موجي ضيق، حوالي 10% من نطاق التردد النسبي.

2. واسعة النطاق. يمكن لهذه الهوائيات أن تعمل عبر طيف ترددي واسع. لكن معلماتها الرئيسية (كسب الاتجاه، ونمط الإشعاع، وما إلى ذلك) لا تزال تعتمد على التغيرات في الطول الموجي، ولكن ليس بنفس القدر الذي تعتمد عليه التغيرات في النطاق الضيق.

3. تردد مستقل. ويعتقد أن المعلمات الرئيسية هنا لا تتغير عندما يتغير التردد. هذه الهوائيات لها منطقة نشطة. وله القدرة على التحرك على طول الهوائي دون تغيير أبعاده الهندسية حسب التغيرات في الطول الموجي.

الأكثر شيوعًا هي الهوائيات الحلزونية من النوعين الثاني والثالث. يتم استخدام النوع الأول عند الحاجة إلى زيادة "وضوح" الإشارة عند تردد معين.

صنع الهوائي الخاص بك

تقدم الصناعة مجموعة كبيرة من الهوائيات. يمكن أن تختلف الأسعار المتنوعة من عدة مئات إلى عدة آلاف روبل. هناك هوائيات للتلفزيون، واستقبال الأقمار الصناعية، والهاتف. ولكن يمكنك صنع هوائي حلزوني بيديك. الأمر ليس بهذه الصعوبة. تحظى الهوائيات الحلزونية لشبكة Wi-Fi بشعبية خاصة.

إنها ذات أهمية خاصة عندما يكون من الضروري تقوية الإشارة من جهاز التوجيه في منزل كبير. للقيام بذلك، سوف تحتاج إلى سلك نحاسي بمقطع عرضي 2-3 مم 2 وطول 120 سم، ومن الضروري عمل 6 لفات بقطر 45 مم. للقيام بذلك، يمكنك استخدام أنبوب من الحجم المناسب. يعمل مقبض المجرفة بشكل جيد (له نفس القطر تقريبًا). نلف السلك ونحصل على دوامة بستة دورات. نثني الطرف المتبقي بحيث يمر بالتساوي عبر محور اللولب، "نكرره". نقوم بتمديد الجزء اللولبي بحيث تكون المسافة بين المنعطفات في حدود 28-30 ملم. ثم ننتقل إلى صنع العاكس.

قطعة من الألومنيوم مقاس 15 × 15 سم وسمك 1.5 مم مناسبة لذلك. من هذا الفراغ نصنع دائرة بقطر 120 ملم، ونقطع الحواف غير الضرورية. حفر حفرة 2 مم في وسط الدائرة. نقوم بإدخال نهاية اللولب فيه ونلحم كلا الجزأين ببعضهما البعض. الهوائي جاهز. أنت الآن بحاجة إلى إزالة سلك الإشعاع من وحدة هوائي جهاز التوجيه. ولحام نهاية السلك بنهاية الهوائي الخارج من العاكس.

مميزات الهوائي 433 ميجاهيرتز

بادئ ذي بدء، يجب القول أن موجات الراديو بتردد 433 ميغاهيرتز، عند الانتشار، يتم امتصاصها جيدا من قبل الأرض والعقبات المختلفة. يتم استخدام أجهزة إرسال منخفضة الطاقة لترحيلها. وكقاعدة عامة، يتم استخدام هذا التردد من قبل أجهزة أمنية مختلفة. يتم استخدامه خصيصًا في روسيا حتى لا يحدث تشويشًا على الهواء. يتطلب الهوائي الحلزوني 433 ميجاهرتز نسبة إشارة خرج أعلى.

ميزة أخرى عند استخدام أجهزة الإرسال والاستقبال هذه هي أن موجات هذا النطاق لديها القدرة على إضافة مراحل الموجات المباشرة والمنعكسة من السطح. وهذا يمكن أن يؤدي إلى تقوية الإشارة أو إضعافها. مما سبق يمكننا أن نستنتج أن اختيار التقنية "الأفضل" يعتمد على ذلك التخصيصموقف الهوائي.

هوائي محلي الصنع بتردد 433 ميجاهرتز

من السهل صنع هوائي حلزوني بتردد 433 ميجا هرتز بيديك. إنه مدمج للغاية. للقيام بذلك، ستحتاج إلى قطعة صغيرة من الأسلاك النحاسية أو النحاسية أو الفولاذية. يمكنك أيضًا استخدام الأسلاك فقط. يجب أن يكون قطر السلك 1 مم. نقوم بلف 17 دورة على مغزل بقطر 5 مم. نقوم بتمديد الخط اللولبي بحيث يبلغ طوله 30 مم. بهذه الأبعاد نقوم باختبار الهوائي لاستقبال الإشارة. من خلال تغيير المسافة بين المنعطفات، عن طريق تمديد وضغط اللولب، نحقق ذلك أفضل جودةالإشارة. لكن عليك أن تعرف أن مثل هذا الهوائي حساس جدًا للأشياء المختلفة القريبة منه.

هوائي استقبال UHF

تعتبر الهوائيات الحلزونية UHF ضرورية لاستقبال إشارة تلفزيونية. حسب التصميم، فهي تتكون من جزأين: عاكس ولولب.

من الأفضل استخدام النحاس للدوامة - فهو يتمتع بمقاومة أقل وبالتالي فقدان إشارة أقل. صيغ حسابها:

الطول الإجمالي للدوامة هو L=30000/f، حيث f هو تردد الإشارة (MHz)؛

الملعب الحلزوني S = 0.24 لتر؛

قطر الملف D=0.31/L؛

قطر السلك الحلزوني d ≈ 0.01L؛

قطر العاكس 0.8 nS، حيث n هو عدد اللفات؛

المسافة إلى الشاشة H = 0.2 لتر.

يكسب:

ك=10×لج(15(1/ل)2nS/ل)

الكوب العاكس مصنوع من الألومنيوم.

أنواع أخرى من أجهزة الإرسال والاستقبال

تعتبر الهوائيات المخروطية والحلزونية المسطحة أقل شيوعًا. ويرجع ذلك إلى صعوبة تصنيعها، على الرغم من أنها تتمتع بخصائص أفضل من حيث نطاق إرسال الإشارة واستقبالها. لا يتكون إشعاع هذه المرسلات من جميع المنعطفات، ولكن فقط من تلك التي يكون طولها قريبًا من الطول الموجي.

في الهوائي المسطح، يتكون الحلزون على شكل خط من سلكين ملفوف في دوامة. في هذه الحالة، يتم إثارة المنعطفات المجاورة على مراحل في وضع الموجة المتحركة. وينتج عن ذلك مجال إشعاعي مستقطب دائريًا يتم إنشاؤه باتجاه محور الهوائي، مما يسمح بإنشاء نطاق ترددي واسع. هناك هوائيات مسطحة مع ما يسمى دوامة أرخميدس. يتيح هذا الشكل المعقد زيادة نطاق تردد الإرسال بشكل كبير من 0.8 إلى 21 جيجا هرتز.

مقارنة بين الهوائيات الحلزونية والهوائيات الضيقة

والفرق الرئيسي بين الهوائي الحلزوني والهوائي الاتجاهي هو أنه أصغر حجمًا. وهذا يجعلها أخف وزنًا، مما يسمح بالتركيب بجهد بدني أقل. عيبه هو النطاق الأضيق لترددات الاستقبال والإرسال. كما أن لديها نمط إشعاع أضيق، الأمر الذي يتطلب "البحث" عن أفضل موضع في الفضاء لاستقبال مرضي. ميزتها التي لا شك فيها هي بساطتها في التصميم. الميزة الإضافية الكبيرة هي القدرة على ضبط الهوائي عن طريق تغيير درجة الملف والطول الإجمالي للدوامة.

هوائي قصير

للحصول على رنين أفضل في الهوائي، من الضروري أن يكون الطول "الممدود" للجزء الحلزوني أقرب ما يمكن إلى قيمة الطول الموجي. ولكن لا ينبغي أن يكون أقل من ¼ الطول الموجي (π). وبالتالي، يمكن أن تصل  إلى ما يصل إلى 11 متراً، وهذا ينطبق على نطاق التردد العالي (HF). في هذه الحالة، سيكون الهوائي طويلا جدا، وهو أمر غير مقبول. إحدى الطرق لزيادة طول الموصل هي تركيب ملف تمديد في قاعدة جهاز الاستقبال. خيار آخر هو تغذية الموالف في الدائرة. وتتمثل مهمتها في مطابقة إشارة خرج جهاز الإرسال اللاسلكي مع الهوائي في جميع ترددات التشغيل. بعبارات بسيطة، يعمل الموالف كمضخم للإشارة الواردة من جهاز الاستقبال. يستخدم هذا المخطط في هوائيات السيارةحيث أن حجم العنصر المستقبل لموجة الراديو مهم جداً.

خاتمة

اكتسبت الهوائيات الحلزونية شعبية كبيرة في العديد من مجالات الاتصالات الإلكترونية. شكرا لهم، فمن الممكن الخلوية. كما أنها تستخدم في التلفزيون وحتى في الاتصالات الراديوية في الفضاء السحيق. أحد التطورات الواعدة لتقليل حجم الهوائي هو استخدام عاكس مخروطي الشكل، مما يجعل من الممكن زيادة الطول الموجي المستقبلي مقارنة بالعاكس التقليدي. ومع ذلك، هناك أيضًا عيب يتمثل في تقليل طيف تردد التشغيل. ومن الأمثلة المثيرة للاهتمام أيضًا الشكل المخروطي "ذو الاتجاهين". هوائي الحلزون، مما يسمح بالتشغيل في نطاق واسع من الترددات بسبب تكوين الحجاب الحاجز الاتجاهي الخواص. يحدث هذا لأن خط الطاقة على شكل كبل ذي سلكين يوفر تغييرًا سلسًا في مقاومة الموجة.

3.1. في عملية تطوير الهندسة الراديوية، هناك حاجة بشكل متزايد إلى أجهزة تغذية الهوائي، المصممة للعمل في نطاق تردد واسع للغاية، وعلاوة على ذلك، دون أي تعديل. يعتمد استقلال التردد لهذه الأجهزة المغذية للهوائي على مبدأ التشابه الكهروديناميكي.

هذا المبدأ هو أن المعلمات الرئيسية للهوائي (النمط ومقاومة الإدخال) تظل دون تغيير إذا كان التغيير في الطول الموجي مصحوبًا بتغيير متناسب بشكل مباشر في الأبعاد الخطية للمنطقة النشطة للهوائي. تخضع الى هذا الشرطيمكن أن يكون الهوائي مستقلاً عن التردد في نطاق موجة غير محدود. ومع ذلك، فإن أبعاد البنية المشعة محدودة كما أن نطاق الطول الموجي التشغيلي لأي هوائي محدود أيضًا.

من هذه المجموعة من الهوائيات سننظر إلى الهوائيات اللولبية الحسابية المسطحة والمتساوية الزوايا والهوائيات الدورية اللوغاريتمية.

الشكل 4.

3.2. يتكون اللولب الحسابي على شكل شرائح معدنية مسطحة أو شقوق في شاشة معدنية (الشكل 4). معادلة هذه الدوامة بالإحداثيات القطبية

حيث يتم قياس ناقل نصف القطر من القطب O؛ a هو معامل يميز زيادة ناقل نصف القطر لكل وحدة زيادة الزاوية القطبية؛ b هي القيمة الأولية لمتجه نصف القطر.

يمكن أن يكون اللولب ثنائي الاتجاه، أو رباعي الاتجاه، وما إلى ذلك. إذا كان اللولب ثنائي الاتجاه، فبالنسبة للشريط (الفتحة) /، الموضح بخطوط متقطعة، يتم حساب الزاوية من الصفر، وبالنسبة للشريط //، يظهر بخطوط صلبة، من 180 درجة، أي أن اللولب يتكون من شرائط متطابقة تمامًا، تدور 180 درجة بالنسبة لبعضها البعض.

تتوافق نقاط بداية الشريط / مع متجهات نصف القطر التي نشير إليها بـ و. ولذلك، فإن عرض الشريط. بعد وصف ثورة واحدة، يتخذ الشريط الموضع D، حيث يكون ناقل نصف القطر أكبر من المتجه الأولي. على هذا المقطع ВD يتم وضع شريطين وفجوتين، وإذا كان عرضهما متساوياً، فمن هنا نحدد المعامل.

3.3. يمكن أن يكون مصدر الطاقة الحلزوني مضاد الطور، كما في الشكل 1. 4، أو في المرحلة. في الحالة الأولى، فإن التيارات عبر المحطات الطرفية A، B، التي تربط الأشرطة بوحدة التغذية، لها مراحل معاكسة. المسار الحالي في الشريط / أكبر منه في الشريط // بمقدار نصف دورة. على سبيل المثال، في قسم القرص المضغوط، يقع الشريط //، بعد وصف نصف دورة، والشريط / - دورة واحدة، في قسم EF - دورة ونصف ودورتين على التوالي، وما إلى ذلك. يزداد الدوران مع ظهور اللولب، ويزداد تباعد طور التيارات في الأشرطة. بعد تحديد متوسط ​​قطر الدورة، نجد إزاحة الطور المقابلة لطول نصف الدورة:

إذا أضفنا إلى هذا التحول الأولي يساوي

بسبب المصطلح الثاني، تختلف الزاوية عن، وفي مثل هذه الظروف موجات كهرومغناطيسيةتنبعث حتى لو كانت الفجوة بين الأشرطة صغيرة مقارنة بطول الموجة.

فقط ذلك الجزء من اللولب الذي تكون فيه تيارات العناصر المجاورة لكلا الشريطين في الطور يشع بشكل مكثف:

بالتعويض نجد أن متوسط ​​قطر الحلقة الرنانة الأولى ومحيط هذه الحلقة متوسط ​​قطر ومحيط الحلقة الثانية ( ك = 2)، ثالث ( ك = 3) إلخ. الحلقات "الرنانة" أكبر بثلاثة أو خمسة أو ... مرات على التوالي. وبما أن انبعاث موجات الراديو بشكل حلزوني يسبب توهينًا كبيرًا للتيار من بدايته إلى نهايته، إذن فقط حلقة الرنين الأولى تشع بشكل مكثفوالباقي، الجزء الخارجي من اللولب، يبدو أنه "مقطوع" (ظاهرة قطع التيارات المشعة).

3.4. الجزء النشط من الحلزون هو الأكثر أهمية لسبب آخر. إن توهين التيار الناتج عن الإشعاع كبير جدًا لدرجة أنه لا يوجد عمليًا أي انعكاس من نهاية اللولب، أي أن التيار في اللولب يتوزع وفقًا لقانون الموجات المتنقلة. بالإضافة إلى ذلك، فإن محيط حلقة الرنين الأولى يساوي الطول الموجي. في ظل هذه الظروف، كما هو موضح في الفقرة 1، يحدث الإشعاع المحوري مع الاستقطاب الدوار، وهو أمر مرغوب فيه للغاية في هذه الحالة.

يجب أن يكون قطر اللولب كبيرًا بدرجة كافية بحيث يتم الحفاظ على الحلقة "الرنانة" الأولى () عند أقصى موجة للنطاق، ومع انخفاض الطول الموجي، يجب أن تتقلص هذه الحلقة حتى () حتى يظل من الممكن وضعها بالكامل حولها وحدة الطاقة. ثم داخل تظل نسبة متوسط ​​محيط الحلقة "الرنانة" الأولى إلى الطول الموجي ثابتة، وبالتالي يتم استيفاء الشرط الرئيسي للحفاظ على الخصائص الاتجاهية للهوائي في نطاق موجة واسعصحيح أن اتجاه اللولب الحسابي صغير (60 ... 80 درجة)، نظرًا لأن الجزء الوحيد من اللولب الذي له محيط متوسط ​​هو الذي يشارك في إشعاع الموجات.

الشرط الثاني للحصول على هوائي النطاق - ثبات مقاومة الإدخال - يتم تحقيقه هنا من خلال حقيقة أن اللولب يعمل في وضع موجة تيار متنقلة. هذه المقاومة نشطة (100-200 أوم). عند تشغيله من وحدة تغذية محورية (أوم)، تتم المطابقة باستخدام محول متدرج أو سلس.

3.5. يشع اللولب على جانبي محوره. لجعل الهوائي أحادي الاتجاه، يتم وضع شريط حلزوني على لوح عازل سميك، ويكون الجانب الآخر منه معدنيًا. إذا تم قطع اللولب، فسيتم قطعه على جدار صندوق معدني؛ ثم يلعب الجدار المقابل للصندوق دور الشاشة العاكسة، والصندوق نفسه عبارة عن مرنان. لتقليل عمقه، يتم تعبئة الصندوق بمادة عازلة.

واحدة من الحلزونات النموذجية يبلغ قطرها 76 ملم، وهي مصنوعة على لوحة عازلة من الإيبوكسي، ومجهزة برنان بعمق 26 ملم، وتعمل في نطاق موجة يبلغ 7.5 ... 15 سم مع عرض نمط إشعاع يبلغ 2" = 60 ... 80 درجة ومعامل إهليلجية اتجاه الحد الأقصى للفص الرئيسي أقل من 3 ديسيبل، أي يمكن اعتبار الاستقطاب عمليًا دائريًا.الهوائيات الحلزونية المسطحة ملائمة للتصنيع في شكل مطبوععلى صفائح عازلة رقيقة مع خسائر منخفضة عند الترددات العالية.

ويعتقد أن الهوائي الحلزوني يتميز بالاستقطاب الدائري، ولكن هذا الرأي خاطئ. في الواقع، هيكل المنعطفات بحيث يتم أيضًا استقبال الموجات ذات الاستقطاب الخطي. يعد هذا مناسبًا عندما يكون من الممكن العمل على أي بنية موجية. وتستخدم الهوائيات الحلزونية كمرآة تتغذى على القمر الصناعي. بالنسبة لهواة الراديو، العيب هو أن الموجة المستقطبة خطيًا يتم تخفيفها بمقدار ثلاثة ديسيبل، وكما هو معروف، لا يتم استخدام أي ديسيبل آخر في البث الإذاعي والتلفزيوني. في البلاد، التغذية الحلزونية مناسبة فقط لالتقاط NTV+ من القمر الصناعي، ولا يتم استخدام هذه الطريقة هناك. لن نناقش عددًا من التطبيقات الخاصة لهذه الهوائيات. ومع ذلك، يمكن العثور على الاستفسارات حول هذا الموضوع على شبكة الإنترنت. لا يمكننا الإجابة على من سيستفيد من الهوائي الحلزوني الملتوي من الأسلاك والمثبت على قطعة من الأنابيب، حتى في مجموعة أعمال هواة الراديو، فإن هذه الفئة من المنتجات غائبة تمامًا.

كيفية تجميع الهوائي الحلزوني

يشبه الهوائي الحلزوني سخان الأشعة تحت الحمراء بتصميم معين. في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية، أنتجت المصانع العسكرية الأجهزة المنزلية. ومن هنا التشابه بين الأطباق المكافئة والسخانات. للتجميع، سوف تحتاج إلى معرفة قطر ودرجة لف السلك، وعدد اللفات. المواد التي سوف تحتاجها:

1. لوح فولاذي للشاشة، ذو سماكة عشوائية، حتى لا تنحني من الرياح والاصطدامات الأخرى.
2. قطعة من الأسلاك تكفي لتدوير المنعطفات باحتياطي.
3. كابل الطاقة: للتلفزيون 75 أوم، للراديو 50 أوم.
4. أنبوب بلاستيكي بالقطر المطلوب.

تنتمي الهوائيات الحلزونية إلى فئة الموجات المتنقلة، ومقاومة الأجهزة عالية، بحيث يمكن توصيلها دون تنسيق بعد حساب الجهاز بشكل صحيح. أولاً، يتم وضع علامة على الأنبوب بهامش بحيث يمكن لصقه في الشاشة ولصقه. يتم تحديد خطوة اللف على طول المحور (ويفضل أن يكون ذلك على كلا الجانبين). في المستقبل، يتم استخدام المخاطر للتسوية. تراجع بضعة سنتيمترات إلى الأمام وابدأ العمل باستخدام قلم التحديد. يرجى ملاحظة أنه مع الجانب المعاكسيتحرك الملف بالضبط نصف خطوة.

يتم لف اللولب على الأنبوب دون مراعاة درجة الميل، مع العدد المطلوب من اللفات. في المستقبل، بدءا من العلامة الأولى، تحتاج إلى تمديد السلك بالطريقة الصحيحة. لمنع المزيد من النزوح، يجب تثبيت الموضع الصحيح بقطرات من الغراء. حوالي ثلاثة أو أربعة في كل دورة. وفي هذه الأثناء، دعونا نجعل الشاشة.

اختر مربعًا يبلغ طول ضلعه حوالي خمسة أضعاف قطر أنبوب اللف. لا يهم سمك الفولاذ، حافظ على خصائص القوة. عند تجميعها، تكون الشاشة متعامدة مع الأنبوب.

للتجميع الكهربائي يجب عمل ثقب في منطقة نهاية اللولب (قاعدة الأنبوب) وتمرير السلك إلى الداخل. خلف الشاشة في الجدار الجانبي نصنع فتحة إضافية نمرر من خلالها كابل الإمداد المضفر. كهربائياً، يتم توصيل النواة المركزية بالدوامة، وشاشة التغذية متصلة بشاشة الهوائي. يتم تشكيل هيكل لاستقبال ونقل الموجات. يتم توصيل الأنبوب ذو الشاشة الفولاذية بمادة لاصقة مانعة للتسرب في الزاوية لضمان التعامد الصارم للأجزاء. النقاط الرئيسية:

• يتم تصنيع اللولب والشاشة من مادة موصلة، على سبيل المثال النحاس.
• أنبوب عازل.

حساب الهوائي الحلزوني

تعتبر الهوائيات الحلزونية جيدة في التقاط أي نوع من الموجات المستخدمة في البث الأرضي. ومع ذلك، لالتقاط الراديو، يجب توجيه المحور لأعلى، بينما سيتم وضع الشاشة أفقيًا. يتميز الجهاز بخصائص اتجاهية واضحة، فلا تتوقع أن يكون قادرًا على تغطية عدد من الأبراج من نقطة واحدة. ليس سهلا. ويعتمد مخطط الإشعاع على أبعاد الهوائي الحلزوني وبقوة:

1. إذا كان طول الملف أقل بكثير من الطول الموجي، فإن الإشعاع الجانبي هو السائد عبر محور الهوائي. علاوة على ذلك، فإن الاستقطاب ليس دائريا.
2. من الناحية المثالية، يقع طول الملف ضمن نطاق 0.75 - 1.3 طول موجي. في هذه الحالة، نلاحظ الفص الرئيسي لنمط الإشعاع يتطلع إلى الأمام. وبطبيعة الحال، تحتاج إلى شاشة.
3. إذا كان طول اللولب أكبر من 1.5 طول موجى، يتكون فصين موجهين نحو نصف المستوى الأمامى. بتعبير أدق، والنتيجة هي شيء يشبه السطح المخروطي.

وبشكل غير مباشر (حسب النقطة الثانية)، يكون القراء قد كونوا بالفعل فكرة عن النطاق. سنقوم بتوسيع النطاق مرتين، باستخدام حلزون مخروطي وليس أسطواني (هوائي حلزوني مخروطي). نوصي باستخدام آلة حاسبة عبر الإنترنت على http://aerial.dxham.ru/onlajn-raschety/raschety-antenn/raschet-spiralnoj-antenny. يُقترح هنا ضبط التردد ودرجة اللف الحلزوني وطول الباعث:

• يعتمد عرض الفص الرئيسي لنمط الإشعاع على طول الملف الحلزوني. قم بتغيير عدد اللفات ولاحظ المعلمة (الموجودة في أسفل صفحة الآلة الحاسبة). يتغير قطر اللف الحلزوني بشكل ملحوظ. لا يوجد تفسير لهذا، فإن منشئي الآلة الحاسبة يعرفون أفضل. وبطبيعة الحال، ستكون هناك حاجة إلى المزيد من النحاس، وهو ما ينعكس في المعلمات المقابلة.
• دعونا نضيف أنه كلما زاد الطول، كلما زاد الربح. هذا تأثير نموذجي: تضيق البتلة - يزداد الكسب. مساحة نمط الإشعاع هي قيمة ثابتة. وكما قال لومونوسوف، إذا وصل شيء ما إلى مكان ما، فمن المؤكد أنه سيغادر إلى مكان آخر. لاحظ أنه مع زيادة عدد الدورات، ينخفض ​​عرض النطاق الترددي قليلاً.
• يعتمد الكسب على خطوة اللف: كلما زاد الرقم، انخفض الكسب، وأصبح نمط الإشعاع أضيق. في رأينا، هذا خطأ من قبل المؤلفين، لأنه اتضح أنه أكثر ربحية للرياح بإحكام. وبالإضافة إلى ذلك، سوف تكون هناك حاجة إلى سلك أقل. لقد تم عرض المزايا فقط، ولكن من الناحية العملية يبدو هذا مشكوكًا فيه.

من بين الخصائص المفيدة لهذه الآلة الحاسبة عبر الإنترنت، أود أن أشير إلى حساب الحد الأدنى لحجم الشاشة. أما بالنسبة للخطوة فراجع الكتب المرجعية وهذا ما سنفعله. بالمناسبة، هناك حقيقة مثيرة للاهتمام وهي أن تردد WiFi الافتراضي على الموقع هو 2.45 جيجا هرتز. هنا اليوم غالبا ما تستخدم الهوائيات الحلزونية.

تم العثور عليه: الربح يعتمد فقط على عدد اللفات. يوصى باختيار خطوة متعرجة تتراوح من 0.22 إلى 0.24 طول موج. على الموقع قمنا بتعيين هذه القيمة ضمن حدود واسعة. نحن ندعو القراء إلى اختيار درجة الصوت من خلال تغيير عدد اللفات. يحدث أن تحتوي بعض الآلات الحاسبة على أخطاء، فقط مبرمج الويب لديه معلومات دقيقة.

وبالمناسبة، يشير مصدر المعلومات الجديد إلى أن الشاشة موضوعة خلف الشكل الحلزوني على مسافة 0.12 طول موجى. يُضاف أنه إذا تم اختيار قطر الشاشة ليكون 0.8 طولًا موجيًا أو أكثر، فإن جانب المربع يكون أكبر: 1.1 lect. الوضع ليس واضحا للغاية، لكن تخيل أن الدائرة يجب أن تتلاءم مع الداخل - كل شيء يقع في مكانه.

أما بالنسبة للمطابقة، فإن مقاومة الهوائي الحلزوني تعتمد بشكل كبير على سمك السلك وتتناقص مع زيادة المقاومة. من الممكن تحقيق أرقام تساوي 75 وحتى 50 أوم. في هذه الحالة، لا يلزم الحصول على موافقة، مما يبسط العملية. وهذا يعمل على ترددات عالية. على سبيل المثال، الممانعة المميزة ستصبح 75 أوم بسمك سلك 5% من الطول الموجي. للحصول على 50 أوم، يجب أن تأخذ سلكًا بسمك 7٪ من الطول الموجي. ترى أن هذا حقيقي عند ترددات WiFi، مما يعني أننا سنحسب المعلمات بهذه الطريقة، مع تجنب التنسيق.

يرجى ملاحظة أن الآلة الحاسبة لا تسمح لك بضبط سمك السلك، ومع وجود مقاومة مميزة هي 140 أوم. من المحتمل أن تكون هذه خدعة تجارية؛ وفقًا لمعلوماتنا، يجب أن يكون الكابل 50 أوم عند ترددات WiFi. ولكن من السهل التحقق مما إذا كان الاعتماد على سمك السلك راضيًا. دعونا نقدم جدولا ونقارن النتائج.

جدول الحساب

إذن، التردد هو 2450 ميجا هرتز، ونوجد الطول الموجي باستخدام صيغة بسيطة:

λ = 299,792,458 / 2450,000,000 = 0.1223 متر.

أوجد قطر السلك المطلوب لمقاومة 140 أوم:

0.1223 × 0.02 = 2.45 ملم، دعونا نتحقق مما إذا كان هذا يتطابق مع الآلة الحاسبة الموجودة على الإنترنت! ننظر ونرى: 2.4. حسنا، إذا أخذنا في الاعتبار أنه بدون تقريب، فقد تبين أنه 2.447 ملم، فسوف نفترض أن المصدرين يكرران بعضهما البعض، مما يعني أنه يمكن الوثوق بالتعليمات الخاصة باختيار خطوة اللف (انظر أعلاه). في هذه المرحلة، نفترض أن الهوائي الحلزوني محلي الصنع جاهز، وسنجد أيضًا سمك السلك الذي تصبح عنده المقاومة 50 أوم: اتضح أنه 8.5 ملم. علاوة على ذلك، في هذا التردد العالي، من الصعب توفير الظروف المطلوبة. ولذلك، فإن هدف صنع هوائي حلزوني من تلقاء نفسها غالباً ما يُعطى لعلماء الكمبيوتر.

فيما يتعلق بالتناقضات في الآلة الحاسبة، تحقق مما قرأته على الإنترنت معلومات تقنيةمرارا وتكرارا. نعتقد أننا أجبنا على سؤال ما هو الهوائي الحلزوني وكيفية صنع هوائي حلزوني. تتمثل ميزة التصميم في سهولة التصنيع، إذا كانت هناك حاجة إلى حساب التصحيحات وتنسيقها، وليس حقيقة أنها ستنجح، فهناك جهاز جيد يلبي الشروط المحددة ويزيل الكثير من التداخل. توجد هوائيات متطابقة على الجانبين (الاستقبال والإرسال) لكي تعمل بالاستقطاب الدائري، وإلا ستصبح النتيجة غير متوقعة بشكل غامض. الهوائي الحلزوني المُجمَّع ذاتيًا هو حقيقة واقعة.

هذا النوع من الهوائي مناسب تمامًا لاستقبال التلفزيون الأرضي لمسافات طويلة الإشارات الرقمية. إن بساطة المنتج آسرة، حيث أنه يتكون من جزأين رئيسيين فقط: عاكس مصنوع من مجرفة الثلج ودوامة مصنوعة من ملف سلك الطاقة. لا يوجد مفصل ملحوم واحد، كل شيء مشدود وملتوي. لا توجد عناصر مطابقة معقدة. ومع ذلك، فإن كسب التصميم يصل إلى أكثر من 10 ديسيبل، مما يسمح باستخدامه في بعض الحالات بدون مكبر للصوت. مع هذا الهوائي بدون مكبر للصوت تلقيت إشارة تلفزيونية رقمية خارج المدينة.

أود أن أذكرك أن أي هوائي ديسيميتر مناسب له قناة رقميةالبث، والفرق سيكون فقط في نطاق الاستقبال. ولكن لن يوفر كل هوائي أقصى قدر من الكسب والمطابقة تمامًا للتردد المطلوب. بغض النظر عن مدى تعقيد الهوائي، فإنه يحتوي على قمم الانخفاضات والكسب عبر النطاق الكامل للترددات المستقبلة.

لقد كانت الهوائيات الحلزونية هي التي راقبت رحلة رائد الفضاء الأول يوري جاجارين، وعندما حرثت أولى المركبات الفضائية السوفيتية سطح القمر، والتي كانت توجه اللوالب، حلمت بصنع نفس الهوائي الفضائي.

الصورة 2.

لا يوجد شيء أسوأ من العمل غير المكتمل. كأساس، اخترت أبسط أنواع الهوائيات الحلزونية. إنها ذات بداية واحدة، حلزونية، أسطوانية (مخروطية في بعض الأحيان)، منتظمة، أي ذات درجة لف ثابتة أو نفس المسافة بين المنعطفات. وبالتالي، فإن اسم الهوائي يتحدث بالفعل عن تصميمه. هذا هو بالضبط التصميم الذي اقترحه Kraus J.D لأول مرة.

"هوائي شعاع حلزوني". - "الإلكترونيات"، 1947. ج20، ن4.ر109.

أوصي بأفضل كتاب مرجعي لهواة الراديو "الهوائيات"، الطبعة 11، المجلد 2. المؤلف كارل روثهاميل.يحتوي الكتاب على الكثير من المواد العملية لجميع أنواع الهوائيات تقريبًا. الخصائص والمعلمات والحسابات العملية والتوصيات.

من هذا المنشور أقدم خصائص الهوائي الحلزوني.

أرز. 1.

أنت بحاجة إلى معرفة تردد البث الرقمي في منطقتك وتحويل قيمة هذا التردد إلى أمتار. الطول الموجي بالأمتار = 300/F (التردد بالميجاهرتز).

بالنسبة لترددات بث موسكو لحزمتين رقميتين، اخترت متوسط ​​التردد 522 ميجاهرتز، وهو ما يتوافق مع طول موجة لامدا قدره 57 سم، وفي هذه الحالة يكون قطر اللفات D = 17.7 سم، والمسافة بين اللفات هي 13.7 سم، والمسافة من الشاشة إلى المنعطف 7.4 سم، ويجب أن يكون عرض الشاشة 35 سم.

كشاشة (عاكس)، كنت بحاجة إلى مجرفة ثلج غير صحيحة مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ اللامع الجميل، والتي تنحني باستمرار تحت وطأة الثلج. تدل الممارسة على أن العاكس لا يجب أن يكون مستديرًا، ولا فائدة من جعل جانب المربع أكثر من قطرين من الدوران الحلزوني، لقد صنعت اللولب من سلك طاقة شبكي يبلغ قطره حوالي 2 مم، وذلك باستخدام أحد نواتها دون إزالة المادة العازلة عنها، حيث أنها شفافة لموجات الراديو، والسلك النحاسي لا يتأكسد تحت تأثير البيئة الخارجية. في الممارسة العملية، تبين أن سمك السلك أقل بحوالي 5 مرات من سمك السلك النظري، ولهذا السبب كان نطاق الهوائي ضيقًا. في نطاق UHF، لن يستقبل الهوائي سوى عدد قليل من محطات التلفزيون التناظرية، ومع ذلك، فإن الحزمتين الرقميتين الموجودتين بالقرب من التردد سوف تتلاءمان بشكل جيد مع نطاق التضخيم الخاص به. ستحتاج أيضًا إلى كابل محوري بمقاومة 75 أوم مزود بموصل. لا أوصي بالانشغال كثيرًا بطول الكابل، خاصة إذا لم يكن الهوائي مزودًا بمكبر للصوت، حيث يتم فقد 0.5 إلى 1 ديسيبل من الكسب في كل متر منه وسيتطلب الكابل الطويل جهازًا مطابقًا. في تصميمي استخدمت 3 أمتار من الكابل.

أرز. 2.

كل ما عليك فعله هو لف اللولب، وتوصيل الكابل بالموصل الحلزوني، ثم توصيله كله بشفرة المجرفة. لكن لم يكن لدي أسطوانة عازلة بالقطر المطلوب لإصلاح السلك الحلزوني، ولذلك استخدمت شرائح وألواح من الخشب الرقائقي الجاف كإطار، ونقل أبعاد الهوائي من الرسم إليه. سيكون الأمر أكثر برودة إذا تم استخدام مقابض المجارف بدلاً من الشرائح والخشب الرقائقي، لكنني قمت فقط بتجميع التخطيط، وكان من الملائم بالنسبة لي أن أفعل كل شيء على الخشب الرقائقي. عندما بدأت القذيفة في تغليف الأسلاك، بدا المنتج محلي الصنع مثل جسم الطائرة. من الخارج بدا الأمر أقل ضررًا إذا بدأت في ثني المنعطفات أنبوب النحاسكما أردت من قبل. كما قلت من قبل، من الملائم إخفاء مثل هذا الهوائي تحت حافة المنزل بسقف مصنوع من الأسقف الناعمة أو الأندولين أو الأردواز، الشفاف لموجات الراديو.

الصورة 3. اختبار تخطيط الهوائي.

لاختبار الهوائي، استخدمت غرفة العلية، حيث استخدمت سلمًا لرفع المنتج محلي الصنع بالقرب من السقف. يستخدم مكان الاختبار للعمل في هذا المكان أيضًا. منطقة فلاديمير، 90 كم شرق أوستانكينو. الآن يعمل الهوائي الحلزوني هنا بدون مكبر للصوت. "ترى" مركز التلفزيون من خلال: اللوح، الزجاج، 10 سم من صوف البازلت، ألواح التغليف، الخشب الرقائقي OSB، السجاد الأساسي، موازين الأسقف الناعمة ومجموعة من المسامير بأطوال مختلفة. كل ما تبقى هو تثبيته أعلى، تحت حافة المنزل أو تفكيكه، لأنه مجرد تخطيط.

الصورة 5. حجم ودرجة الصوت السابقة تصميمات الهوائي متطابقة تقريبًا.

لتحسين معلمات الهوائي، لن يضر استخدام جهاز مطابق - محول يوفر الانتقال من مقاومة الهوائي 180 أوم إلى كابل متحد المحور بمقاومة 75 أوم. وهي عبارة عن صفيحة رفيعة من النحاس على شكل مثلث، تتسع نحو الشاشة. لقد قمت باختيار موقع تركيب اللوحة وأبعادها بشكل تجريبي باستخدام مشبكي غسيل بلاستيكيين. في المنزل، يمكن القيام بذلك بسهولة باستخدام جهاز تلفزيون عن طريق خفض الهوائي إلى مستوى أدنى، حيث ستكون الصورة "ثلجية". من الضروري التحرك، وتدوير اللوحة، وعن طريق الأذن، عن طريق تقليل مستوى الضوضاء في القناة الصوتية عند استقبال إشارة تناظرية، قريبة التردد من الحزمة الرقمية، تحدد موقعها. ثم لحام ذلك.

على الرغم من سخافة شكله، إلا أن هذا الهوائي له ميزة. لا يحتوي على مكبر للصوت، والذي غالبًا ما يتعطل بعد ضربات البرق. ومن الناحية العملية، تعطلت مكبرات الصوت مرتين أثناء عاصفة رعدية في الهوائيات الخارجية الموجودة على بعد 30 مترًا من عمود كهرباء علوي ضربه البرق. بالنسبة للهوائي الموجود تحت سطح المنزل على بعد ستة أمتار من عمود التفريغ، لم يتم تسجيل أي حالة عطل في مكبر الصوت.

قد يفشل مصدر الطاقة الخاص بمكبر الصوت نفسه، نظرًا لأنه عادةً ما يتم تنشيطه دائمًا وله مورد محدود.

ميزة أخرى هي أن نطاق هذا الهوائي مع مكبر الصوت سيكون أكبر، تحقق بنفسك من المدة.

إضافة. تغيير تصميم الهوائي.

قررت هذا العام (2015) تحسين التصميم محلي الصنع للهوائي الحلزوني باستخدام أنبوب معدني بلاستيكي (معدن بلاستيك) بقطر 16 ملم بدلاً من السلك. لقد خضعت الهوائيات المجمعة مسبقًا لعملية مماثلة بالفعل وانتعشت بشكل ملحوظ. لقد خضع الهوائي الحلزوني أيضًا للتحسين، ولكن لا تخطئ، فقد كانت الزيادة في مستوى الإشارة 10 بالمائة فقط، وظلت جودة الإشارة عند نفس المستوى 100 بالمائة.

الصورة 7. الهوائي القديم.

الصورة 8. تغييرات التصميم.

لقد أردت منذ فترة طويلة أن أصنع هوائيًا باستخدام أنبوب كمادة. لا يزال التشابه مع لغو متوقفًا بسبب التكلفة العالية. ولكن تم العثور على المادة وتم اختبارها بالفعل هوائيات بسيطة. يتم بيع هذا الأنبوب سهل الانحناء المصنوع من الألومنيوم عالي الجودة والمغطى بالبلاستيك من جميع الجوانب في جميع أسواق البناء لوضع أنابيب المياه.

الصورة 10. تصميم جديد.

الصورة 9. البنك - مغزل.

اقتصادي

حساب الهوائي.

اضطررت إلى إجراء هذا الحساب المعقد عندما ذهبت إلى متجر "كل شيء للمنزل" على مشارف منطقة موسكو ورأيت البلاستيك المعدني بسعر 45 روبل. الطول الموجي، ترددات البث، طول الدائرة، عدد اللفات، كسب الهوائي….

لقد فجرت 4 أمتار عند الخروج، تلخيص الجزء الاقتصادي من المشروع. يجب ألا تتجاوز تكلفة الهوائي الحد الأدنى لتكلفة الإنتاج لزجاجة من الفودكا.

حساب الهوائي.

لأسباب اقتصادية بحتة، اتضح أن 6.5 دورة، نصف دورة أقل من السلك السابق محلي الصنع. كما أنني أخذت مسافة بين المنعطفات تساوي ربع الطول الموجي. بطريقة مماثلة، قمت بحساب طول دورة واحدة، ولكن لأسباب عملية، لدي بالفعل خبرة في التبسيط هوائيات حلقة، صححت اعتماد البلاستيك المعدني على التردد، وقللت طول الملف بمقدار 1.5 سم، كما حسبت قطر الشياق، بتقسيم الطول المعدل للملف على 3.14. مع الأخذ بعين الاعتبار سمك الأنبوب، كان قطر الشياق أصغر بمقدار 8 مم.

تعديل.

وكان يتألف من قياس SWR (نسبة الموجة الدائمة). في البداية قمت بقياس واحدة قديمة محلية الصنع. الغريب أن الجهاز ادعى توافقًا ممتازًا مع حمل 50 أوم (SWR = 1.5). ومع ذلك، مع الهوائي المعدل، تزامن كل شيء أيضًا عند تشغيله من حافة اللوحة القماشية. لكن من الناحية البناءة، استخدمت لاحقًا الكابل الموجود في المنتصف وانخفض SWR إلى 2. وتبين أن مقياس SWR بسيط محلي الصنع، بالإضافة إلى مولد محلي الصنع تم ضبطه على ترددات البث الرقمي، كان مفيدًا للغاية. وبمساعدتها، لم أتمكن من تحديد SWR للهوائي فحسب، بل تمكنت أيضًا من التحقق من أدائه، عندما تتفاعل كل دورة مع اقتراب غطاء القدر عن طريق تأرجح إبرة الميكرومتر.

نتائج.

أضاف تغيير التصميم زيادة بنسبة 10 بالمائة في الكسب، وذلك على الرغم من حقيقة أن الهوائي كان لديه نصف دورة أقل. بشكل عام، فإنه يتلقى برامج في نطاق UHF، تعمل في الوضع التناظري، وليس أسوأ من هوائي "قناة الموجة" (Uda-Yagi)، والذي يتضمن 12 مخرجًا ومكبر صوت مع ربح معلن لا يقل عن 26 ديسيبل. يقع كلا الهوائيين في نفس الظروف وعلى نفس المستوى من الأرض. والفرق الوحيد هو أن تشغيل الهوائي الذي تم شراؤه، عند استقبال إشارة رقمية عبر الهواء، يعتمد على الطقس والوقت من اليوم، ومحاكاة تدهور مرور موجات الراديو بصوت اهتزاز مميز وتجميد التلفزيون الصور، أو حتى الغياب الكامل للصور. يكون استقبال الراديو بهوائي محلي الصنع ثابتًا دائمًا.

لكن بشكل عام، لم أكن راضيًا عن هذا التصميم، لأنني كنت أتوقع شيئًا أكثر منه، بناءً على أبعاده والأموال التي تم إنفاقها فقط. مقارنة هذا الهوائي الحلزوني بالتصميم السابق , تتكون من حلقتين طوريتين فقط ذات قطر متماثل، مصنوعة من نفس المادة، ولم أجد ربحًا كبيرًا عند مقارنتهما من حيث مستويات الاستقبال.

تعطي الحلقات المرحلية والستة الملتوية في شكل حلزوني كسبًا نظريًا قدره 6 ديسيبل و10 ديسيبل. حلقتان في الهواء الطلق و6.5 حلقات تحت السقف، على نفس المستوى من الأرض وبنفس مستوى الكسب بالنسبة المئوية. ربما امتص السقف فرق 4 ديسيبل، أو ربما يكون من الصعب حقًا ملاحظة هذا الاختلاف؟ وفي الوقت نفسه، لا تعرض هذا الملف للشارع، وبالتالي فتح الموضوع لمحادثات غير ضرورية.

هل فقدت القلب؟ لا! راديو الهواة هو مصدر للمتعة. تناول راديو الهواة، إنه أمر مثير للاهتمام. ربما ستكون نتائجك أفضل.

على الأرجح، سأعود إلى هذا الهوائي الحلزوني، لأنه لم يغفو عندما توقف هوائي "قناة الموجة" عن استقبال الهواء.

عند الترددات التي تزيد عن 300 ميجاهرتز وأعلى، تُستخدم هوائيات الموجة الحلزونية الأسطوانية على نطاق واسع. يظهر أحد إصدارات الهوائي الحلزوني في الشكل 1. إنها دوامة بقطر دوالملعب المتعرج سوعاكس معدني مصنوع على شكل قرص أو مربع مقاس ≈ 2D.

اعتمادًا على المعلمات الهندسية (الطول الكهربائي لمحيط الملف معوطول خطوة الحلزون الكهربائي س) هوائي حلزوني، يمكن أن يثير أنواع مختلفةموجات (موضة). إن علاقة الطور بين المنعطفات المتجاورة للدوامة لها التأثير الأكبر على طبيعة إشعاع الهوائي.

نحن مهتمون بموجة T1 (الشكل 2)، التي تتميز باختلاف 360 درجة في طور التيارات عند المنعطفات المجاورة.

تتشكل الموجة T1 عندما يكون الطول الكهربائي لمحيط الملف قريبًا من الطول الموجي λ بينما يعمل الهوائي الحلزوني في وضع الإشعاع المحوري (يتزامن الحد الأقصى للإشعاع مع محور الحلزوني).

الأبعاد المثالية للهوائي الحلزوني:

• قطر الملف د = π / π
• الملعب دوامة ق = 0.25
• زاوية لولبية α = 12 درجة

مقاومة إدخال الهوائي، تخضع لـ 12 درجة ≥α ≥15 درجة, 0.75<с<1,33 λ وعدد المنعطفات ن>3يساوي:

را ≈140 ق/(أوم)

عرض الفص الرئيسي لمخطط الإشعاع عند نصف مستوى القدرة:

θ0.5 =52· φ/ث· √nS/λ (درجات)

ويبين الشكل 3 نتيجة حساب مخطط إشعاع هوائي حلزوني في المستويين الرأسي والأفقي باستخدام برنامج MMANA.

الشكل 3: نمط الإشعاع للهوائي الحلزوني.

الهوائيات الحلزونية الأسطوانية العاملة في وضع الموجة T1 مستقطبة بشكل دائري. عند استقبال إشارة بهوائي ذو استقطاب خطي (عمودي أو أفقي)، سيتم تخفيف الإشارة بمقدار 3 ديسيبل (مرتين). لتجنب ذلك، يمكنك استخدام نظام من هوائيين حلزونيين مع الاتجاه المعاكس لللف الحلزوني وتغذيته في الطور، ويقع على مسافة 0.5 π أو 1.5 π (الشكل 4).

ستكون مقاومة الإدخال لنظام الهوائي هذا مساوية لـ 67.6 أوم، وهو ما يتوافق جيدًا مع الممانعة المميزة للكابل المحوري (SWR 1.1 و1.35 للكابلات 75 و50 أوم، على التوالي). المعاوقة المميزة لخط السلك الواحد (الشكل 5) للقسم أبيجب أن يتطابق مع مقاومة دخل الهوائي الحلزوني (≈140 أوم). للقيام بذلك، من الضروري الحفاظ على النسبة ه / ديساوي ≈2.75.

لمطابقة هوائي واحد أو نظام هوائي يتكون من ثلاثة هوائيات أو أكثر، في هذه الحالة يمكنك استخدام محول مطابقة أسي، مصمم على شكل خط شريطي (الشكل 6). بالنسبة للخط الأسي، تتغير ممانعة الموجة على طولها وفقًا للقانون:

ض 0 (س)=ض 01 ه ب س ,أين

ز 01- المعاوقة المميزة للخط عند الإدخال

Z0(س)- المعاوقة المميزة للخط في قسم يقع على مسافة Xمنذ بدايتها

ب- معلمة توضح معدل تغير مقاومة الخط

اعتمادًا على SWR والنسبة المعروفة Z02 /Z01 لممانعات الموجة في نهاية وبداية الخط، يتم حساب الحد الأدنى لطولها باستخدام الصيغة:

, أين ;

يوضح الشكل 7 محولًا مطابقًا أسيًا مصممًا لمطابقة مقاومات 140 أوم و 50 أوم بتردد 2450 ميجاهرتز مع SWR قدره 1.2. مسافة هيساوي 7 مم، عازل - الهواء (ε=1)، سمك المادة د 1 ملم.

نظرًا للكسب العالي واستقرار المعلمات الكهربائية، وبسبب الحساسية المنخفضة للعوامل الخارجية والانحرافات في الهندسة، يمكن استخدام الهوائيات الحلزونية الأسطوانية على نطاق واسع في أنظمة الاتصالات والأمن للاتصالات بعيدة المدى.

الأدب

سازونوف دي إم. الهوائيات وأجهزة الميكروويف.

Benkovsky Z.، Lipinsky E. هوائيات HF وVHF للهواة.

أورونوف إل.

تكنوسفير ذ.م.م، 2011