집 › 인터넷 › UWB 통신용 나선형 안테나. 지상파 디지털 TV용 자체 제작 나선형 안테나. 헬릭스 안테나의 종류

UWB 통신용 나선형 안테나. 지상파 디지털 TV용 자체 제작 나선형 안테나. 헬릭스 안테나의 종류

나선형 안테나는 진행파 안테나 클래스에 속합니다. 주요 작동 범위는 데시미터와 센티미터입니다. 그것은 표면 안테나 클래스에 속합니다. 주요 요소는 동축선에 연결된 나선형입니다. 나선은 축을 따라 서로 다른 방향으로 방출되는 두 개의 돌출부 형태로 방사 패턴을 생성합니다.

헬리컬 안테나는 원통형, 평면형, 원추형 유형으로 제공됩니다. 필요한 작동 범위 폭이 50% 이하인 경우 안테나에 원통형 나선이 사용됩니다. 원뿔형 나선형은 원통형 나선형에 비해 수신 범위를 2배 증가시킵니다. 그리고 평평한 것들은 이미 20배의 이점을 제공합니다. VHF 주파수 범위에서 수신하는 데 가장 널리 사용되는 것은 원형 편파와 출력 신호 이득이 높은 원통형 라디오 안테나입니다.

안테나 장치

안테나의 주요 부분은 코일 도체입니다. 여기에는 원칙적으로 구리, 황동 또는 강철 와이어가 사용됩니다. 피더가 연결되어 있습니다. 나선형에서 네트워크(수신기)로 그리고 역순(송신기)으로 신호를 전송하도록 설계되었습니다. 피더는 개방형과 폐쇄형이 있습니다. 개방형 피더는 비차폐 도파관입니다. 그리고 폐쇄형에는 간섭에 대한 특수 차폐 기능이 있어 외부 영향으로부터 전자기장을 보호합니다. 신호 주파수에 따라 다음과 같은 피더 설계가 결정됩니다.

최대 3MHz: 차폐 및 비차폐 유선 네트워크;

3MHz ~ 3GHz: 동축선;

3 GHz ~ 300 GHz: 금속 및 유전체 도파관;

300GHz 이상: 준광학 회선.

안테나의 또 다른 요소는 반사경이었습니다. 그 목적은 신호를 나선형으로 집중시키는 것입니다. 주로 알루미늄으로 만들어집니다. 안테나 베이스는 폼이나 플라스틱과 같이 유전율이 낮은 프레임입니다.

주요 안테나 치수 계산

헬리컬 안테나의 계산은 헬릭스의 주요 치수를 결정하는 것으로 시작됩니다. 그들은:

회전 수 n;

나선 각도 a;

나선형 직경 D;

나선형 피치 S;

반사경 직경 2D.

헬리컬 안테나를 설계할 때 가장 먼저 이해해야 할 것은 파동 공진기(증폭기)라는 점입니다. 그 특징은 높은 입력 임피던스였습니다.

여기되는 파동의 유형은 증폭 회로의 기하학적 크기에 따라 다릅니다. 나선형의 인접한 회전은 복사의 특성에 매우 강한 영향을 미칩니다. 최적의 비율:

D=λ/π(여기서 λ는 파장, π=3.14)

왜냐하면 λ는 빈도에 따라 달라지는 값이며, 계산은 다음 공식을 사용하여 계산된 이 지표의 평균값을 사용합니다.

λ 최소= c/f 최대; λ max= c/f min, 여기서 c=3×10 8 m/sec. (빛의 속도) 및 f max, f min - 최대 및 최소 신호 주파수 매개변수.

λ av=1/2(λ 최소+ λ 최대)

n= L/S, 여기서 L은 안테나의 전체 길이이며 다음 공식에 의해 결정됩니다.

L= (61˚/Ω) 2 λ 평균, 여기서 Ω은 편파에 따른 안테나 지향성 계수입니다(참고 도서에서 가져옴).

작동 범위에 따른 분류

주요 주파수 범위에 따라 송신 및 수신 장치는 다음과 같습니다.

1. 협대역. 빔 폭과 입력 임피던스는 주파수에 크게 의존합니다. 이는 안테나가 상대 주파수 대역의 약 10%인 좁은 파장 스펙트럼에서만 재동조 없이 작동할 수 있음을 의미합니다.

2. 광범위. 이러한 안테나는 넓은 주파수 스펙트럼에서 작동할 수 있습니다. 그러나 주요 매개변수(방향 이득, 방사 패턴 등)는 여전히 파장 변화에 의존하지만 협대역만큼은 아닙니다.

3. 주파수에 독립적입니다. 여기서는 주파수가 변경될 때 주요 매개변수가 변경되지 않는 것으로 믿어집니다. 이러한 안테나에는 활성 영역이 있습니다. 파장 변화에 따라 기하학적 치수를 변경하지 않고 안테나를 따라 이동할 수 있는 능력이 있습니다.

가장 일반적인 것은 두 번째 및 세 번째 유형의 나선형 안테나입니다. 첫 번째 유형은 특정 주파수에서 신호의 "명확성"을 높여야 할 때 사용됩니다.

나만의 안테나 만들기

업계에서는 다양한 종류의 안테나를 제공합니다. 다양한 가격은 수백에서 수천 루블까지 다양합니다. 텔레비전, 위성 수신 및 전화 통신용 안테나가 있습니다. 하지만 자신의 손으로 나선형 안테나를 만들 수 있습니다. 그다지 어렵지 않습니다. Wi-Fi용 헬리컬 안테나는 특히 인기가 높습니다.

큰 집에 있는 라우터의 신호를 강화해야 할 때 특히 적합합니다. 이렇게하려면 단면적 2-3mm 2, 길이 120cm의 구리선이 필요하며 직경 45mm로 6 바퀴를 만들어야합니다. 이를 위해 적절한 크기의 튜브를 사용할 수 있습니다. 삽 손잡이가 잘 작동합니다(직경이 거의 같습니다). 우리는 와이어를 감고 6 바퀴 나선형을 얻습니다. 나머지 끝을 구부려서 나선형 축을 "반복"하여 고르게 통과시킵니다. 회전 사이의 거리가 28-30mm 이내가 되도록 나사 부분을 늘립니다. 그런 다음 반사경 만들기를 진행합니다.

15 × 15cm, 두께 1.5mm의 알루미늄 조각이 이에 적합합니다. 이 블랭크에서 직경 120mm의 원을 만들어 불필요한 가장자리를 잘라냅니다. 원의 중앙에 2mm 구멍을 뚫습니다. 나선형의 끝 부분을 삽입하고 두 부분을 서로 납땜합니다. 안테나가 준비되었습니다. 이제 라우터 안테나 모듈에서 방사선을 제거해야 합니다. 그리고 반사판에서 나오는 안테나 끝부분에 와이어 끝부분을 납땜해줍니다.

433MHz 안테나의 특징

우선, 433MHz 주파수의 전파가 전파될 때지면과 다양한 장애물에 잘 흡수된다고 말해야합니다. 이를 중계하기 위해 저전력 송신기가 사용됩니다. 일반적으로 이 주파수는 다양한 보안 장치에서 사용됩니다. 이는 방송에 간섭을 일으키지 않기 위해 러시아에서 특별히 사용됩니다. 433MHz 헬릭스 안테나에는 더 높은 출력 신호 비율이 필요합니다.

이러한 트랜시버 장비를 사용할 때의 또 다른 특징은 이 범위의 파동이 표면에서 직접파와 반사파의 위상을 추가할 수 있다는 것입니다. 이는 신호를 강화하거나 약화시킬 수 있습니다. 위에서부터 우리는 "최고의" 기술의 선택이 다음에 달려 있다는 결론을 내릴 수 있습니다. 맞춤화안테나 위치.

433MHz의 수제 안테나

자신의 손으로 433MHz 헬릭스 안테나를 만드는 것은 쉽습니다. 매우 컴팩트합니다. 이렇게하려면 작은 구리, 황동 또는 강철 와이어 조각이 필요합니다. 그냥 와이어를 사용해도 됩니다. 와이어 직경은 1mm 여야 합니다. 우리는 직경 5mm의 맨드릴에 17바퀴를 감습니다. 길이가 30mm가 되도록 나사선을 늘립니다. 이러한 치수를 사용하여 안테나의 신호 수신을 테스트합니다. 회전 사이의 거리를 변경하고 나선을 늘리거나 압축하여 우리는 다음을 달성합니다. 최고의 품질신호. 그러나 그러한 안테나는 가까이 있는 다양한 물체에 매우 민감하다는 것을 알아야 합니다.

UHF 수신 안테나

UHF 나선형 안테나는 텔레비전 신호를 수신하는 데 필요합니다. 설계 상 반사판과 나선형의 두 부분으로 구성됩니다.

나선형에는 구리를 사용하는 것이 더 좋습니다. 저항이 적고 신호 손실이 적습니다. 계산 공식:

나선의 총 길이는 L=30000/f입니다. 여기서 f는 신호 주파수(MHz)입니다.

나선형 피치 S= 0.24 L;

코일 직경 D=0.31/L;

나선형 와이어 직경 d ≒ 0.01L;

반사경 직경 0.8nS, 여기서 n은 회전 수입니다.

스크린까지의 거리 H= 0.2 L.

얻다:

K=10×lg(15(1/L)2nS/L)

반사판 컵은 알루미늄으로 만들어졌습니다.

기타 유형의 트랜시버 장비

원뿔형 및 평면형 나선형 안테나는 덜 일반적입니다. 이는 신호 전송 및 수신 범위 측면에서 더 나은 특성을 가지고 있지만 제조가 어렵기 때문입니다. 이러한 송신기의 방사선은 모든 방향으로 형성되는 것이 아니라 길이가 파장에 가까운 방향으로만 형성됩니다.

플랫 안테나에서 나선은 나선형으로 감겨진 2선 라인 형태로 만들어집니다. 이 경우 인접한 회전은 진행파 모드에서 위상이 동일하게 여기됩니다. 이로 인해 안테나 축을 향해 원형 편파 방사장이 생성되어 넓은 주파수 대역을 생성할 수 있습니다. 소위 아르키메데스 나선형(Archimedes Spiral)이라고 불리는 평면 안테나가 있습니다. 이 복잡한 형태를 통해 전송 주파수 범위를 0.8에서 21GHz까지 크게 늘릴 수 있습니다.

헬리컬 빔 안테나와 협폭 빔 안테나의 비교

헬리컬 안테나와 지향성 안테나의 주요 차이점은 크기가 더 작다는 것입니다. 이로 인해 더 가벼워지고 물리적인 노력을 덜 들이고 설치할 수 있습니다. 단점은 수신 및 전송 주파수 범위가 더 좁다는 것입니다. 또한 방사 패턴이 더 좁기 때문에 만족스러운 수신을 위해서는 우주에서 가장 좋은 위치를 "검색"해야 합니다. 의심할 여지 없는 장점은 디자인의 단순성입니다. 큰 장점은 코일의 피치와 나선형의 전체 길이를 변경하여 안테나를 조정할 수 있다는 것입니다.

짧은 안테나

안테나의 공진을 개선하려면 나선형 부분의 "긴" 길이가 파장 값에 최대한 가까워야 합니다. 단, ¼파장(λ)보다 작아서는 안 됩니다. 따라서 λ는 최대 11m에 도달할 수 있으며 이는 HF 범위와 관련이 있습니다. 이 경우 안테나가 너무 길어서 허용되지 않습니다. 도체의 길이를 늘리는 한 가지 방법은 수신기 베이스에 연장 코일을 설치하는 것입니다. 또 다른 옵션은 튜너를 회로에 공급하는 것입니다. 그 임무는 모든 작동 주파수에서 무선 송신기의 출력 신호를 안테나와 일치시키는 것입니다. 간단히 말해서 튜너는 수신기에서 들어오는 신호에 대한 증폭기 역할을 합니다. 이 계획은 다음에서 사용됩니다. 자동차 안테나, 여기서 전파를 수신하는 요소의 크기는 매우 중요합니다.

결론

헬리컬 안테나는 전자 통신의 여러 분야에서 큰 인기를 얻었습니다. 그분들 덕분에 가능하네요 세포의. 그들은 또한 텔레비전과 심지어 우주 무선 통신에도 사용됩니다. 안테나의 크기를 줄이기 위한 유망한 개발 중 하나는 콘 반사경을 사용하는 것입니다. 이를 통해 기존 반사경에 비해 수신 파장을 늘릴 수 있습니다. 그러나 작동 주파수 스펙트럼이 감소하는 단점도 있습니다. 또한 흥미로운 예는 "양방향" 원뿔형입니다. 나선 안테나, 등방성 방향 다이어프램의 형성으로 인해 광범위한 주파수에서 작동이 가능합니다. 이는 2선 케이블 형태의 전력선이 파동 임피던스의 원활한 변화를 제공하기 때문에 발생합니다.

3.1. 무선 엔지니어링 개발 과정에서 매우 넓은 주파수 범위에서 작동하고 조정 없이 작동하도록 설계된 안테나 피더 장치가 점점 더 요구되고 있습니다. 이러한 안테나-피더 장치의 주파수 독립성은 전기역학적 유사성의 원리에 기초합니다.

이 원리는 파장의 변화가 안테나 활성 영역의 선형 치수의 직접 비례 변화를 수반하는 경우 안테나의 주요 매개변수(패턴 및 입력 임피던스)가 변경되지 않고 유지된다는 것입니다. 대상 이 조건안테나는 무제한의 파장 범위에서 주파수 독립적일 수 있습니다. 그러나 방사 구조의 크기는 유한하며 모든 안테나의 작동 파장 범위도 제한됩니다.

이 안테나 그룹에서 우리는 편평한 산술 및 등각 나선과 로그 주기 안테나를 고려할 것입니다.

그림 4.

3.2. 산술 나선은 평평한 금속 스트립 또는 금속 스크린의 슬릿 형태로 만들어집니다(그림 4). 극좌표에서 이 나선의 방정식

극 O에서 측정된 반경 벡터는 어디에 있습니까? a는 극각의 증분 단위마다 반경 벡터의 증분을 나타내는 계수입니다. b는 반지름 벡터의 초기값입니다.

나선형은 양방향, 4방향 등이 될 수 있습니다. 나선형이 양방향인 경우 점선으로 표시된 테이프(슬롯)/의 경우 각도는 0부터 계산되고 테이프의 경우 //, 180°에서 실선으로 표시됩니다. 즉, 나선형은 서로에 대해 180° 회전된 완전히 동일한 리본으로 형성됩니다.

테이프의 시작점은 /로 표시되는 반경 벡터에 해당합니다. 따라서 테이프의 너비. 한 번의 회전을 설명하면 테이프는 반경 벡터가 초기 벡터보다 큰 위치 D를 갖습니다. 이 세그먼트 ВD에는 두 개의 테이프와 두 개의 간격이 배치되고 너비가 동일하면 여기에서 계수를 결정합니다.

3.3. 나선형 전원 공급 장치는 그림과 같이 역위상일 수 있습니다. 4 또는 동위상. 첫 번째 경우 테이프를 피더에 연결하는 단자 A, B를 통과하는 전류는 반대 위상을 갖습니다. 테이프의 현재 경로는 / 테이프의 현재 경로보다 // 반 바퀴 더 큽니다. 예를 들어, CD 섹션에서 테이프는 // 반 바퀴를 설명하고 테이프 / - 한 바퀴, EF 섹션 - 각각 1.5 바퀴, 2 바퀴 등으로 떨어집니다. 나선이 펼쳐지면서 회전이 증가하고 테이프의 전류 위상 발산이 증가합니다. 평균 회전 직경을 지정하면 반 회전 길이에 해당하는 위상 변이를 찾을 수 있습니다.

여기에 다음과 같은 초기 이동을 추가하면

두 번째 용어로 인해 각도가 다르며 이러한 조건에서 전자파파장에 비해 테이프 사이의 간격이 작아도 방출됩니다.

두 스트립의 인접한 요소 전류가 동일한 위상에 있는 나선형 부분만 강하게 방사됩니다.

이를 대체하면 첫 번째 "공진" 링의 평균 직경과 이 링의 둘레를 알 수 있습니다. 두 번째 링의 평균 직경과 둘레( k=2), 세 번째( k=3) 등. "공명" 링은 각각 3배, 5배, ...배 더 큽니다. 나선형으로 전파가 방출되면 처음부터 끝까지 전류가 크게 감쇠되므로 첫 번째 공명 고리만 강렬하게 방사됩니다., 나머지 나선의 바깥 부분은 말하자면 "차단"(방사 전류를 차단하는 현상)됩니다.

3.4. 나선의 활성 부분은 또 다른 이유로 가장 큰 관심을 끌고 있습니다. 방사선으로 인한 전류 감쇠가 너무 커서 나선 끝에서 반사가 거의 없습니다. 즉, 나선의 전류는 진행파의 법칙에 따라 분포됩니다. 또한, 첫 번째 공진 링의 둘레는 파장과 동일합니다. 이러한 조건에서는 단락 1에 표시된 것처럼 회전 편파가 있는 축 복사가 발생하며 이 경우 가장 바람직합니다.

나선의 직경은 해당 범위의 최대 파동에서 첫 번째 "공명" 고리()가 보존되도록 충분히 커야 하며, 파장이 감소함에 따라 이 고리는 여전히 완전히 배치될 수 있을 때까지 ()까지 수축해야 합니다. 전원 장치. 그럼 안에 첫 번째 "공진" 링의 평균 둘레 대 파장의 비율은 일정하게 유지되므로 넓은 파장 범위에서 안테나의 방향 특성을 유지하기 위한 주요 조건이 충족됩니다.사실, 산술 나선의 방향은 작습니다 (60 ... 80 °). 본질적으로 평균 둘레를 갖는 나선 부분 만 파동 복사에 관여하기 때문입니다.

범위 안테나를 얻기 위한 두 번째 조건(입력 임피던스의 일정성)은 나선형이 진행 전류파의 모드에서 작동한다는 사실에 의해 여기서 달성됩니다. 이 저항은 활성 상태입니다(100-200Ω). 동축 피더(옴)에서 전원을 공급받는 경우 스텝 또는 평활 변압기를 사용하여 매칭이 수행됩니다.

3.5. 나선은 축의 양쪽에서 방사됩니다. 안테나를 단방향으로 만들기 위해 나선형 리본을 두꺼운 유전판 위에 놓고 반대쪽은 금속화합니다. 나선형이 홈이 파여 있으면 금속 상자의 벽에서 잘립니다. 그러면 상자의 반대쪽 벽이 반사 스크린 역할을 하고 상자 자체가 공진기 역할을 합니다. 깊이를 줄이기 위해 상자는 유전체로 채워져 있습니다.

일반적인 나선형 중 하나는 직경이 76mm이고, 에폭시 유전판에 만들어졌으며, 깊이가 26mm인 공진기가 장착되어 있고, 방사 패턴 폭이 2"인 7.5~15cm의 파장 범위에서 작동합니다. 60 ... 80°이고 메인 로브 최대 방향의 타원 계수는 3dB 미만입니다. 즉, 실질적으로 편파는 원형으로 간주될 수 있습니다. 플랫 헬리컬 안테나는 제조가 편리합니다. 인쇄된 형태로고주파수에서 손실이 낮은 얇은 유전체 시트.

나선형 안테나는 원형 편파가 특징이라고 여겨지지만 이러한 의견은 잘못된 것입니다. 실제로 턴의 구조는 선형 편파의 파동도 수신되도록 되어 있습니다. 이는 어떤 웨이브 구조에서도 작업이 가능할 때 편리합니다. 그리고 나선형 안테나는 위성의 미러 피드로 사용됩니다. 라디오 아마추어의 경우 선형 편파가 3데시벨만큼 감쇠된다는 단점이 있으며, 알려진 바와 같이 라디오 및 TV 방송에는 다른 전파가 사용되지 않습니다. 국내에서는 나선형 피드가 위성에서 NTV+를 포착하는 데에만 적합하며 해당 국가에서는 이 방법이 사용되지 않습니다. 우리는 이러한 안테나의 특별한 응용에 대해서는 논의하지 않을 것입니다. 그러나 주제에 대한 쿼리는 인터넷에서 찾을 수 있습니다. 와이어로 꼬여 파이프에 장착된 나선형 안테나로 누가 이익을 얻을 수 있는지 대답할 수 없으며 라디오 아마추어의 작품 컬렉션에도 이 종류의 제품이 전혀 없습니다.

헬릭스 안테나를 조립하는 방법

나선형 안테나는 특정 디자인의 적외선 히터와 유사합니다. 소련에서는 군사 공장에서 가전 제품을 생산했습니다. 따라서 포물선 접시와 히터의 유사점. 조립하려면 와이어 권선의 직경과 피치, 회전 수를 알아야 합니다. 필요한 자료:

바람이나 기타 충돌로 인해 구부러지지 않도록 임의의 두께로 제작된 스크린용 강판입니다.
예비로 회전을 감을 수 있을 만큼 충분한 와이어 조각.
전원 케이블: TV용 75Ω, 라디오용 50Ω.
필요한 직경의 플라스틱 파이프.

나선형 안테나는 진행파 클래스에 속하며 장치의 저항이 높기 때문에 장치를 올바르게 계산하면 조정 없이 연결할 수 있습니다. 먼저, 파이프에 마킹을 하고, 스크린에 붙어 접착할 수 있도록 여백을 둡니다. 와인딩 피치는 축을 따라 표시됩니다(양쪽에 표시하는 것이 좋습니다). 앞으로는 위험을 평준화에 사용합니다. 몇 센티미터 앞으로 물러나서 마커 작업을 시작하세요. 주의하시기 바랍니다 반대쪽코일은 정확히 반 걸음 움직입니다.

나선형은 피치를 고려하지 않고 필요한 회전 수로 파이프에 감겨 있습니다. 앞으로는 첫 번째 표시부터 올바른 방법으로 와이어를 늘려야 합니다. 추가 이동을 방지하려면 접착제 방울을 사용하여 올바른 위치를 고정해야 합니다. 한 턴에 3~4개 정도. 그동안 화면을 만들어 보겠습니다.

구불구불한 파이프 직경의 약 5배에 해당하는 정사각형을 선택하십시오. 강철의 두께는 중요하지 않으며 강도 특성을 유지합니다. 조립 시 스크린은 파이프와 수직을 이룹니다.

전기 조립의 경우 나선형 끝 부분 (파이프 바닥)에 구멍을 뚫고 와이어를 내부로 통과시켜야합니다. 측벽의 스크린 뒤에는 편조 공급 케이블을 통과시키는 추가 구멍이 있습니다. 전기적으로 중앙 코어는 나선형으로 연결되고 피더 스크린은 안테나 스크린에 연결됩니다. 전파를 수신하고 전송하는 구조가 형성됩니다. 강철 스크린이 있는 파이프는 모서리에 접착제로 연결되어 부품의 직각도가 엄격하게 유지됩니다. 키 포인트:

나선형 및 스크린은 구리와 같은 전도성 재료로 만들어집니다.
유전체 파이프.

헬릭스 안테나 계산

헬리컬 안테나는 지상파 방송에 사용되는 모든 유형의 전파를 포착하는 데 적합합니다. 그러나 무전기를 잡으려면 축이 위쪽을 향하고 화면이 수평으로 위치해야 합니다. 장치에는 방향성이 뚜렷하므로 한 지점에서 여러 개의 타워를 덮을 수 있을 것이라고는 기대하지 마십시오. 그렇게 쉽지는 않습니다. 방사 패턴은 헬리컬 안테나의 크기에 따라 크게 달라지며 다음과 같습니다.

코일 길이가 파장보다 훨씬 짧으면 안테나 축 전체에서 측면 복사가 우세합니다. 게다가 편광은 원형이 아닙니다.
이상적으로 코일 길이는 0.75 - 1.3 파장 범위 내에 속합니다. 이 경우, 우리는 방사 패턴의 주엽을 전방으로 관찰합니다. 물론 화면이 필요합니다.
나선의 길이가 1.5 파장보다 길면 전면 절반 평면을 향하는 두 개의 돌출부가 형성됩니다. 더 정확하게 말하면 결과는 원뿔형 표면과 유사한 것입니다.

간접적으로 (두 번째 요점에 따라) 독자들은 이미 범위에 대한 아이디어를 형성했습니다. 원통형이 아닌 원추형 나선(원추형 나선 안테나)을 사용하여 대역을 두 번 확장합니다. http://aerial.dxham.ru/onlajn-raschety/raschety-antenn/raschet-spiralnoj-antenny에서 온라인 계산기를 사용하는 것이 좋습니다. 여기서는 주파수, 나선형 권선 피치 및 이미터 길이를 설정하는 것이 제안되었습니다.

방사 패턴의 주엽 폭은 나선형 권선의 길이에 따라 달라집니다. 회전 수를 변경하고 매개변수(계산기 페이지 하단에 있음)를 관찰합니다. 나선형 권선의 직경은 거의 눈에 띄지 않게 변합니다. 이에 대한 설명은 없으며 계산기 제작자가 더 잘 알고 있습니다. 물론 더 많은 구리가 필요하며 이는 해당 매개변수에 반영됩니다.
길이가 증가할수록 이득도 증가한다고 덧붙여 보겠습니다. 이는 전형적인 효과입니다. 꽃잎이 좁아지고 게인이 증가합니다. 방사 패턴의 면적은 일정한 값입니다. Lomonosov가 말했듯이, 무언가가 한 곳에 도착하면 반드시 다른 곳으로 떠나야 합니다. 회전이 증가하면 대역폭이 약간 감소합니다.
이득은 권선 피치에 따라 달라집니다. 숫자가 높을수록 이득이 낮고 방사 패턴이 좁아집니다. 우리 의견으로는 이것은 저자의 실수입니다. 왜냐하면 단단히 감는 것이 더 수익성이 있다는 것이 밝혀졌기 때문입니다. 게다가 전선도 덜 필요합니다. 장점만 표시되며 실제로는 의심스러워 보입니다.

이 온라인 계산기의 유용한 속성 중 최소 화면 크기 계산에 주목하고 싶습니다. 단계는 참고서를 확인하면 됩니다. 그런데 흥미로운 사실은 사이트의 기본 WiFi 주파수가 2.45GHz라는 것입니다. 오늘날에는 헬리컬 안테나가 자주 사용됩니다.

발견됨: 이득은 턴 수에만 의존합니다. 0.22 - 0.24 파장의 권선 피치를 선택하는 것이 좋습니다. 웹사이트에서는 이 값을 넓은 범위 내에서 설정했습니다. 우리는 독자들이 턴 수를 다양하게 하여 피치를 선택하도록 권유합니다. 일부 계산기에는 오류가 포함되어 있는 경우가 있으며, 정확한 정보는 웹 프로그래머에게만 있습니다.

그건 그렇고, 새로운 정보 소스에 따르면 화면은 0.12 파장 거리에서 나선형 뒤에 배치됩니다. 스크린 직경을 0.8 파장 이상으로 선택하면 정사각형의 측면이 1.1 λ로 더 커집니다. 상황은 그다지 명확하지 않지만 원이 내부에 맞아야한다고 상상해보십시오. 모든 것이 제자리에 들어갑니다.

매칭의 경우 헬리컬 안테나의 저항은 와이어의 두께에 따라 크게 달라지며 저항이 증가하면 감소합니다. 75옴, 심지어 50옴과 동일한 수치를 달성하는 것이 가능합니다. 이 경우 승인이 필요하지 않으므로 작업이 단순화됩니다. 이것은 고주파수에서 작동합니다. 예를 들어, 특성 임피던스는 파장의 5% 와이어 두께에서 75Ω과 동일해집니다. 50Ω을 얻으려면 파장의 7% 두께의 와이어를 사용해야 합니다. 이는 WiFi 주파수에서 실제로 발생한다는 것을 알 수 있습니다. 즉, 조정을 피하면서 이러한 방식으로 매개변수를 계산한다는 의미입니다.

계산기에서는 전선의 두께를 설정할 수 없으며 기존의 특성 임피던스는 140Ω입니다. 이것은 아마도 거래의 속임수일 것입니다. 우리 정보에 따르면 케이블은 WiFi 주파수에서 50옴이어야 합니다. 그러나 와이어의 두께에 대한 의존성이 만족되는지 확인하는 것은 쉽습니다. 표를 제시하고 결과를 비교해 보겠습니다.

계산표

따라서 주파수는 2450MHz이며 간단한 공식을 사용하여 파장을 찾습니다.

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

140Ω의 저항에 필요한 와이어 직경을 찾으십시오.

0.1223 x 0.02 = 2.45mm, 이것이 온라인 계산기와 일치하는지 확인해 봅시다! 우리는 보고 또 본다: 2.4. 글쎄, 반올림하지 않고 2.447mm로 판명되었다는 점을 고려하면 두 소스가 서로 반복한다고 가정합니다. 이는 권선 피치 선택 지침(위 참조)을 신뢰할 수 있음을 의미합니다. 이 시점에서 우리는 집에서 만든 헬리컬 안테나가 준비되었다고 가정하고 저항이 50Ω이 되는 와이어의 두께도 알아낼 것입니다. 즉, 8.5mm로 밝혀졌습니다. 더욱이, 이 높은 주파수에서는 필요한 조건을 제공하기가 어렵습니다. 따라서 나선형 안테나를 스스로 만드는 목표는 종종 컴퓨터 과학자에게 주어집니다.

계산기의 불일치에 대해서는 인터넷에서 읽은 내용을 확인하세요. 기술적 인 정보자꾸. 우리는 헬리컬 안테나가 무엇인지, 헬리컬 안테나를 만드는 방법에 대한 질문에 답했다고 믿습니다. 디자인의 장점은 제조가 쉽다는 것입니다. 패치를 계산하고 조정해야 하는데 제대로 작동하지 않을 경우 주어진 조건을 충족하고 많은 간섭을 필터링하는 좋은 장치가 있습니다. 원형 편파 작업을 위해 양쪽(수신 및 송신)에 동일한 안테나가 있습니다. 그렇지 않으면 결과를 예측할 수 없게 됩니다. 자체 조립된 나선형 안테나가 현실이 되었습니다.

이 유형의 안테나는 지상파 TV의 장거리 수신에 매우 적합합니다. 디지털 신호. 제품의 단순함이 매력적입니다. 눈삽으로 만든 반사판과 전선 코일로 만든 나선형의 두 가지 주요 부품만 있습니다. 단일 납땜 조인트가 아니라 모든 것이 나사로 조이고 뒤틀려 있습니다. 복잡한 일치 요소가 없습니다. 그러나 설계 이득은 10dB 이상에 도달하므로 경우에 따라 증폭기 없이 사용할 수 있습니다. 내가 도시 밖에서 디지털 텔레비전 신호를 수신한 것은 증폭기가 없는 이 안테나를 통해서였습니다.

모든 데시미터 안테나가 다음에 적합하다는 점을 상기시키고 싶습니다. 디지털 채널방송의 경우 수신 범위에서만 차이가 발생합니다. 그러나 모든 안테나가 최대 이득을 제공하고 원하는 주파수에서 정확하게 일치하는 것은 아닙니다. 안테나가 아무리 복잡하더라도 전체 수신 주파수 범위에 걸쳐 딥(dip)과 이득 피크(gain peak)가 있습니다.

최초의 우주 비행사 유리 가가린의 비행을 모니터링 한 것은 나선형 안테나였으며, 나선형 방향을 정한 소련 최초의 달 탐사선이 달 표면을 갈았을 때 나는 동일한 우주 안테나를 만드는 꿈을 꾸었습니다.

사진 2.

끝나지 않은 일보다 더 나쁜 것은 없습니다. 기본적으로 모든 유형의 헬리컬 안테나 중에서 가장 간단한 것을 선택합니다. 단일 시작, 나선형, 원통형 (때때로 원추형), 규칙적, 즉 일정한 권선 피치 또는 회전 간 거리가 동일합니다. 따라서 안테나의 이름은 이미 안테나의 디자인을 나타냅니다. 이것이 바로 Kraus J.D.가 처음 제안한 디자인입니다.

"헬리컬 빔 안테나". – “전자공학”, 1947. V 20, N 4. R. 109.

라디오 아마추어를 위한 최고의 참고서를 추천합니다 "안테나", 11판, 2권. 저자 Karl Rothhammel.이 책에는 거의 모든 유형의 안테나에 대한 실용적인 자료가 많이 포함되어 있습니다. 특성, 매개변수, 실제 계산, 권장 사항.

이 출판물에서 나는 헬리컬 안테나의 특성을 제시합니다.

쌀. 1.

귀하의 지역에 어떤 주파수의 디지털 방송이 있는지 확인하고 이 주파수의 값을 미터로 변환해야 합니다. 미터 단위의 파장 = 300/F(MHz 단위의 주파수).

두 개의 디지털 패키지의 모스크바 방송 주파수의 경우 평균 주파수 522MHz를 선택했는데 이는 람다 파장 57cm에 해당합니다. 이 경우 턴의 직경은 D = 17.7cm이고 턴 사이의 거리는 다음과 같습니다. 13.7cm, 스크린에서 회전까지의 거리는 7.4cm, 스크린 너비는 35cm가 되어야 합니다.

스크린(반사경)으로는 눈의 무게로 끊임없이 구부러지는 아름다운 반짝이는 스테인레스 스틸로 만들어진 잘못된 눈삽이 필요했습니다. 실습에 따르면 반사경은 둥글 필요가 없으며 사각형의 측면을 나선형 회전 직경의 2배 이상으로 만드는 것이 의미가 없습니다. 직경 약 2mm의 네트워크 전원선으로 나선형을 만들었습니다. 전파에 투명하고 구리선이 외부 환경의 영향으로 산화되지 않기 때문에 절연체를 제거하지 않고 코어 중 하나를 사용합니다. 실제로 와이어의 두께는 이론적인 것보다 거의 5배 얇아 안테나의 범위가 좁은 것으로 나타났습니다. UHF 범위에서 안테나는 몇 개의 아날로그 TV 방송국만 잘 수신하지만 주파수 근처에 있는 두 개의 디지털 패키지는 증폭 대역에 잘 맞습니다. 커넥터가 있는 75옴 동축 케이블도 필요합니다. 특히 안테나에 증폭기가 없는 경우에는 케이블 길이에 너무 연연하지 않는 것이 좋습니다. 각 미터마다 0.5~1dB의 게인이 손실되고 긴 케이블에는 일치하는 장치가 필요하기 때문입니다. 내 디자인에서는 3미터의 케이블을 사용했습니다.

쌀. 2.

당신이 해야 할 일은 나선형을 감고, 케이블을 나선형 도체에 연결하고, 그것을 모두 삽날에 부착하는 것뿐입니다. 하지만 나선형 와이어를 고정하는 데 필요한 직경의 유전체 실린더가 없었기 때문에 슬레이트와 마른 합판 시트를 프레임으로 사용하여 스케치의 안테나 치수를 그 위에 옮겼습니다. 칸막이와 합판 대신 삽자루를 사용하면 더 멋있겠지만 레이아웃만 조립해서 합판 위에서 모든 작업을 하는 것이 편리했습니다. 껍질이 철사로 둘러싸이기 시작하자 집에서 만든 제품은 마치 항공기 동체처럼 보였습니다. 외부에서 보면 회전을 구부리기 시작하면 덜 무해해 보였습니다. 구리관내가 예전에 원했던 대로. 이미 말했듯이 전파에 투명한 부드러운 지붕, 안둘린 또는 슬레이트로 만든 지붕이 있는 집 능선 아래에 이러한 안테나를 숨기는 것이 편리합니다.

사진 3. 안테나 레이아웃 테스트.

안테나를 테스트하기 위해 다락방을 사용했으며 사다리를 사용하여 집에서 만든 제품을 천장에 더 가깝게 들어 올렸습니다. 테스트 플레이스(Test Place)도 이곳에서 일했었죠. 오스탄키노에서 동쪽으로 90km 떨어진 블라디미르 지역. 이제 여기서는 증폭기 없이 나선형 안테나가 작동합니다. 그녀는 물막이 판자, 글라신지, 10cm 현무암 울, 덮개판, OSB 합판, 깔개 카펫, 부드러운 지붕 비늘 및 다양한 길이의 못 다발을 통해 텔레비전 센터를 "봅니다". 남은 것은 그것을 더 높게 고치는 것뿐입니다. 단지 레이아웃이기 때문에 집 능선 아래에 놓거나 분해하십시오.

사진 5. 기존 제품의 크기와 피치
안테나 디자인은 거의 동일합니다.

안테나의 매개변수를 개선하기 위해 180Ω의 안테나 저항에서 75Ω의 저항을 갖는 동축 케이블로 전환하는 변압기인 일치 장치를 사용하는 것이 문제가 되지 않습니다. 이것은 화면쪽으로 확장되는 삼각형 형태의 얇은 구리판입니다. 나는 두 개의 플라스틱 빨래집게를 사용하여 실험적으로 플레이트의 장착 위치와 치수를 선택했습니다. 집에서는 TV를 사용하여 안테나를 더 낮은 수준으로 낮추면 이미지가 "눈이 쌓이게" 됩니다. 이동하고 플레이트를 돌리고 귀로 아날로그 신호를 수신할 때 오디오 채널의 소음 수준을 줄여 디지털 패키지에 가까운 주파수로 위치를 결정해야 합니다. 그런 다음 납땜하십시오.

모양이 이상함에도 불구하고 이 안테나에는 장점이 있습니다. 번개가 칠 때 종종 충돌하는 증폭기가 없습니다. 실제로, 번개에 맞은 머리 위 전봇대에서 30m 떨어진 실외 안테나에 뇌우가 치는 동안 증폭기가 두 번 고장났습니다. 방전극에서 6m 떨어진 집 지붕 아래에 위치한 안테나의 경우 증폭기 고장 사례가 기록되지 않았습니다.

일반적으로 항상 전원이 공급되고 리소스가 제한되어 있기 때문에 앰프 자체의 전원 공급 장치가 고장날 수 있습니다.

또 다른 장점은 증폭기가 포함된 이 안테나의 범위가 더 크다는 것입니다. 얼마나 오래 걸리는지 직접 확인하십시오.

덧셈. 안테나 디자인을 변경합니다.

올해(2015년) 저는 와이어 대신 직경 16mm의 금속-플라스틱 튜브(금속-플라스틱)를 사용하여 헬리컬 안테나의 자체 설계를 개선하기로 결정했습니다. 이전에 조립된 안테나는 이미 유사한 작업을 거쳤으며 눈에 띄게 향상되었습니다. 나선형 안테나도 개선되었지만 신호 레벨의 증가는 10%에 불과했고 신호 품질은 동일한 100% 레벨을 유지했습니다.

사진 7. 오래된 안테나.

사진 8. 디자인 변경.

나는 오랫동안 튜브를 재료로 안테나를 만들고 싶었습니다. 달빛과의 유사성은 여전히 높은 비용으로 인해 중단되었습니다. 그러나 재료가 발견되었으며 이미 테스트되었습니다. 간단한 안테나. 고품질 알루미늄으로 제작되고 모든 면이 플라스틱으로 덮여 있으며 구부리기 쉬운 이 튜브는 수도관 부설용으로 모든 건설 시장에서 판매됩니다.

사진 10. 새로운 디자인.

사진 9. 은행 - 맨드릴.

간결한

안테나 계산.

나는 모스크바 지역 외곽에 있는 "Everything for the Home" 매장에 가서 45루블의 가격에 금속 플라스틱을 봤을 때 이 복잡한 계산을 해야 했습니다. 파장, 방송 주파수, 원 길이, 회전 수, 안테나 이득…

나는 계산대에서 4미터를 불분명하게 말하여 프로젝트의 경제적 부분을 요약했습니다. 안테나 비용은 보드카 한 병의 최소 소비세 비용을 초과해서는 안됩니다.

안테나 계산.

순전히 경제적인 이유로 기존의 수제 와이어보다 0.5회전 적은 6.5회전으로 나타났습니다. 나는 또한 파장의 1/4에 해당하는 회전 사이의 거리를 취했습니다. 비슷한 방법으로 한 바퀴의 길이를 계산했지만, 실용적인 이유로 이미 간단하게 만든 경험이 있습니다. 루프 안테나, 주파수에 대한 금속 플라스틱의 의존성을 수정하고 코일 길이를 1.5cm 줄였습니다. 또한 조정된 코일 길이를 3.14로 나누어 맨드릴의 직경을 계산했습니다. 튜브의 두께를 고려하면 맨드릴의 직경은 8mm 더 작았습니다.

조정.

SWR(정재파비) 측정으로 구성되었습니다. 처음에는 오래된 집에서 만든 것을 측정했습니다. 이상하게도 이 장치는 50Ω 부하(SWR = 1.5)에서 탁월한 매칭을 주장했습니다. 그러나 수정된 안테나를 사용하면 캔버스 가장자리에서 전원을 공급할 때 모든 것이 일치했습니다. 그러나 건설적으로 나중에 중앙에 있는 케이블을 사용했고 SWR이 2로 떨어졌습니다. 디지털 방송 주파수에 맞춰진 집에서 만든 발전기와 결합된 간단한 집에서 만든 SWR 미터가 매우 유용한 것으로 나타났습니다. 그것의 도움으로 나는 안테나의 SWR을 결정할 수 있었을 뿐만 아니라 각 회전이 냄비 뚜껑에 접근할 때 마이크로 전류계 바늘을 흔들어 반응할 때 안테나의 성능을 확인할 수 있었습니다.

결과.

설계 변경으로 게인이 10% 증가했는데, 이는 안테나 회전이 절반으로 줄었음에도 불구하고 그렇습니다. 일반적으로 UHF 범위의 프로그램을 수신하며 아날로그 모드에서 작동하며 12개의 디렉터와 최소 26dB의 이득을 갖는 증폭기를 포함하는 "파동 채널"안테나(Uda-Yagi)보다 나쁘지 않습니다. 두 안테나 모두 지상에서 같은 높이, 같은 조건에 위치해 있습니다. 유일한 차이점은 공중파 디지털 신호를 수신할 때 구입한 안테나의 작동이 날씨와 시간에 따라 달라지며 특유의 꽥꽥거리는 소리와 텔레비전의 동결로 전파 전달의 저하를 시뮬레이션한다는 점입니다. 사진이 없거나 심지어 이미지가 전혀 없는 경우도 있습니다. 집에서 만든 안테나를 사용한 라디오 수신은 항상 일정합니다.

하지만 전반적으로 저는 이 디자인에 만족하지 못했습니다. 오로지 크기와 지출된 비용만을 기준으로 이 디자인에서 더 많은 것을 기대했기 때문입니다. 이 헬릭스 안테나를 이전 디자인과 비교 , 동일한 재료로 만들어진 동일한 직경의 두 개의 위상 링으로만 구성되어 수신 수준 측면에서 비교할 때 큰 이득을 찾지 못했습니다.

2개의 위상 링과 6개의 나선형으로 꼬인 링은 6dB와 10dB의 이론적 이득을 제공합니다. 야외에 있는 2개의 링과 지붕 아래에 있는 6.5개의 링은 지면과 동일한 높이에 있으며 실질적으로 동일한 백분율 증가율을 갖습니다. 지붕이 4dB의 차이를 흡수했을 수도 있고, 아니면 이 차이를 알아차리기가 정말 어려울 수도 있습니다. 동시에 이 코일을 거리에 노출시켜 불필요한 대화의 주제를 열지 마십시오.

내가 마음을 잃었나요? 아니요! 아마추어 라디오는 즐거움의 원천입니다. 아마추어 라디오를 들어보세요. 흥미롭습니다. 아마도 결과가 더 좋아질 것입니다.

아마도 "파동 채널" 안테나가 공기 수신을 중단했을 때 잠들지 않았기 때문에 이 나선형 안테나로 돌아갈 것입니다.

300MHz 이상의 주파수에서는 원통형 나선형 진행파 안테나가 널리 사용됩니다. 헬리컬 안테나 버전 중 하나가 그림 1에 나와 있습니다. 지름이 있는 나선형이다. 디그리고 와인딩 피치 에스, 및 ≒ 크기의 원판 또는 정사각형 형태로 제작된 금속 반사경 2D.

기하학적 매개변수(코일 둘레의 전기적 길이)에 따라 와 함께전기 나선 피치 길이 에스) 나선형 안테나, 자극할 수 있음 다양한 방식파도 (패션). 나선형의 인접한 회전 사이의 위상 관계는 안테나 방사의 특성에 가장 큰 영향을 미칩니다.

우리는 인접한 턴의 전류 위상이 360도 차이가 나는 것을 특징으로 하는 T1 파동(그림 2)에 관심이 있습니다.

코일 둘레의 전기적 길이가 파장에 가까울 때 파동 T1이 형성됩니다. λ , 나선형 안테나는 축 방사 모드에서 작동하는 반면(최대 방사는 나선형 축과 일치합니다).

헬릭스 안테나의 최적 크기:

코일 직경 D=λ/π
나선형 피치 S=0.25λ
나선형 각도 α=12°

안테나 입력 임피던스(다음에 따라 다름) 12°≤α≤15°, 0.75λ<с<1,33 λ 그리고 턴 수 n>3같음:

RA 140초/λ(옴)

절반 전력 레벨에서 방사 패턴의 메인 로브 폭:

θ0.5 =52· λ/초· √nS/λ (도)

그림 3은 MMANA 프로그램을 이용하여 헬리컬 안테나의 수직면과 수평면의 방사 패턴을 계산한 결과를 보여준다.

그림 3 헬리컬 안테나의 방사 패턴.

T1 파동 모드에서 작동하는 원통형 헬리컬 안테나는 원형 편파입니다. 선형 편파(수직 또는 수평)가 있는 안테나를 사용하여 신호를 수신하면 신호가 3dB(2배) 감쇠됩니다. 이를 방지하기 위해 나선을 감는 반대 방향으로 0.5 λ 또는 1.5 λ 거리에 위치한 두 개의 나선 안테나 시스템을 사용할 수 있습니다(그림 4).

이러한 안테나 시스템의 입력 임피던스는 67.6Ω과 동일하며 이는 동축 케이블의 특성 임피던스(75Ω 및 50Ω 케이블의 경우 각각 SWR 1.1 및 1.35)와 잘 일치합니다. 단면의 단선 라인 (그림 5)의 특성 임피던스 ab헬리컬 안테나의 입력 임피던스(약 140ohm)와 일치해야 합니다. 그러기 위해서는 비율을 유지해야 한다. 전자/일 2.75와 같습니다.

단일 안테나 또는 3개 이상의 안테나로 구성된 안테나 시스템을 매칭하려면 이 경우 스트립 라인 형태로 설계된 지수 매칭 변압기를 사용할 수 있습니다(그림 6). 지수선의 경우 파동 임피던스는 다음 법칙에 따라 길이에 따라 달라집니다.

Z0(x)=Z01ebx,어디

Z01- 입력 라인의 특성 임피던스

Z0(x)- 멀리 떨어진 구간의 선로 특성 임피던스 엑스처음부터

비- 라인 임피던스의 변화율을 보여주는 매개변수

SWR과 라인 끝과 시작 부분의 파동 임피던스 비율 Z02 /Z01에 따라 최소 길이는 다음 공식을 사용하여 계산됩니다.

, 어디 ;