Geniş bant sarmal anten. Ev yapımı antenler: dış mekan, ev. Yapılan çalışmalara ilişkin sonuçlar

Spiral anten, yürüyen dalga antenleri sınıfına aittir. Ana çalışma aralığı desimetre ve santimetredir. Yüzey antenleri sınıfına aittir. Ana elemanı koaksiyel bir hatta bağlı bir spiraldir. Spiral, ekseni boyunca farklı yönlerde yayılan iki lob şeklinde bir radyasyon modeli oluşturur.

Helisel antenler silindirik, düz ve konik tiplerde gelir. Gerekli çalışma aralığı genişliği% 50 veya daha az ise antende silindirik bir helis kullanılır. Konik spiral, alım aralığını silindirik spirale göre iki kat artırır. Ve düz olanlar zaten yirmi kat avantaj sağlıyor. VHF frekans aralığında alım için en popüler olanı, dairesel polarizasyona ve yüksek çıkış sinyali kazancına sahip silindirik bir radyo antenidir.

Anten cihazı

Antenin ana kısmı sarmal bir iletkendir. Burada kural olarak bakır, pirinç veya çelik tel kullanılır. Ona bir besleyici bağlı. Spiralden ağa (alıcıya) ve ters sırada (vericiye) bir sinyal iletmek için tasarlanmıştır. Besleyiciler açık ve kapalı tiptedir. Açık tip besleyiciler korumasız dalga kılavuzlarıdır. Kapalı tipte ise elektromanyetik alanın dış etkenlerden korunmasını sağlayan parazitlere karşı özel bir kalkan bulunur. Sinyal frekansına bağlı olarak aşağıdaki besleyici tasarımı belirlenir:

3 MHz'e kadar: korumalı ve korumasız kablolu ağlar;

3 MHz - 3 GHz: koaksiyel kablolar;

3 GHz'den 300 GHz'e kadar: metal ve dielektrik dalga kılavuzları;

300 GHz'in üzerinde: yarı optik çizgiler.

Antenin bir diğer unsuru da reflektördü. Amacı sinyali spirale odaklamaktır. Esas olarak alüminyumdan yapılmıştır. Antenin tabanı, köpük veya plastik gibi düşük dielektrik sabitine sahip bir çerçevedir.

Ana anten boyutlarının hesaplanması

Helisel antenin hesaplanması helezonun ana boyutlarının belirlenmesiyle başlar. Bunlar:

Dönüş sayısı n;

Helis açısı a;

Spiral çapı D;

Spiral adımı S;

Reflektör çapı 2D.

Helisel bir anten tasarlarken anlaşılması gereken ilk şey, bunun bir dalga rezonatörü (yükseltici) olduğudur. Özelliği yüksek giriş empedansıydı.

İçinde heyecanlanan dalgaların türü, amplifikasyon devresinin geometrik boyutlarına bağlıdır. Spiralin bitişik dönüşleri radyasyonun doğası üzerinde çok güçlü bir etkiye sahiptir. Optimum oranlar:

D=λ/π, burada λ dalga boyudur, π=3,14

Çünkü λ değişen ve frekansa bağlı bir değerdir, bu durumda hesaplamalar bu göstergenin aşağıdaki formüller kullanılarak hesaplanan ortalama değerlerini alır:

λ min= c/f maks; λ max= c/f min, burada c=3×10 8 m/sn. (ışık hızı) ve f max, f min - maksimum ve minimum sinyal frekansı parametresi.

λ av=1/2(λ min+ λ maks)

n= L/S, burada L, aşağıdaki formülle belirlenen antenin toplam uzunluğudur:

L= (61˚/Ω) 2 λ avg, burada Ω polarizasyona bağlı olarak antenin yönlenme katsayısıdır (referans kitaplardan alınmıştır).

Çalışma aralığına göre sınıflandırma

Ana frekans aralığına göre verici ve alıcı cihazlar şunlardır:

1. Dar bant. Işın genişliği ve giriş empedansı büyük ölçüde frekansa bağlıdır. Bu, antenin yalnızca dar bir dalga boyu spektrumunda, yani bağıl frekans bandının yaklaşık %10'unda yeniden ayarlama yapmadan çalışabileceğini göstermektedir.

2. Geniş aralık. Bu tür antenler geniş bir frekans spektrumunda çalışabilir. Ancak bunların ana parametreleri (yön kazancı, radyasyon düzeni vb.) hala dalga boyundaki değişikliklere bağlıdır, ancak dar banttakiler kadar değildir.

3. Frekanstan bağımsız. Burada frekans değiştiğinde ana parametrelerin değişmediğine inanılmaktadır. Bu tür antenlerin aktif bir bölgesi vardır. Dalgaboyundaki değişimlere bağlı olarak geometrik boyutlarını değiştirmeden anten boyunca hareket edebilme özelliğine sahiptir.

En yaygın olanı ikinci ve üçüncü tipteki spiral antenlerdir. İlk tip, belirli bir frekansta sinyalin artan “netliğine” ihtiyaç duyulduğunda kullanılır.

Kendi anteninizi yapmak

Endüstri geniş bir anten yelpazesi sunmaktadır. Fiyat çeşitliliği birkaç yüz ila birkaç bin ruble arasında değişebilir. Televizyon, uydu yayını ve telefon için antenler vardır. Ancak kendi ellerinizle spiral bir anten yapabilirsiniz. O kadar da zor değil. Wi-Fi için sarmal antenler özellikle popülerdir.

Büyük bir evdeki yönlendiriciden gelen sinyali güçlendirmek gerektiğinde özellikle önemlidirler. Bunu yapmak için 2-3 mm2 kesitli ve 120 cm uzunluğunda bakır tele ihtiyacınız olacak, 45 mm çapında 6 tur yapmanız gerekiyor. Bunu yapmak için uygun boyutta bir tüp kullanabilirsiniz. Bir kürek sapı iyi çalışır (yaklaşık aynı çapa sahiptir). Teli sarıyoruz ve altı turlu bir spiral elde ediyoruz. Kalan ucu spiralin ekseni boyunca eşit bir şekilde geçecek şekilde bükerek onu "tekrarlıyoruz". Vida kısmını dönüşler arasındaki mesafe 28-30 mm olacak şekilde geriyoruz. Daha sonra reflektörü yapmaya devam ediyoruz.

Bunun için 15 × 15 cm ölçülerinde ve 1,5 mm kalınlığında bir alüminyum parçası uygundur. Bu boşluktan gereksiz kenarları keserek 120 mm çapında bir daire yapıyoruz. Dairenin ortasına 2 mm'lik bir delik açın. Spiralin ucunu içine yerleştirip her iki parçayı birbirine lehimliyoruz. Anten hazır. Şimdi radyasyon telini yönlendirici anten modülünden çıkarmanız gerekiyor. Ve telin ucunu antenin reflektörden çıkan ucuna lehimleyin.

433 MHz antenin özellikleri

Öncelikle 433 MHz frekansındaki radyo dalgalarının yayılırken yer ve çeşitli engeller tarafından iyi emildiğini söylemek gerekir. Aktarmak için düşük güçlü vericiler kullanılır. Kural olarak bu frekans çeşitli güvenlik cihazları tarafından kullanılır. Rusya'da havada parazit yaratmamak için özel olarak kullanılıyor. 433 MHz sarmal anten, daha yüksek bir çıkış sinyali oranı gerektirir.

Bu tür alıcı-verici ekipmanlarını kullanırken bir başka özellik de, bu aralıktaki dalgaların yüzeyden gelen doğrudan ve yansıyan dalgaların fazlarını ekleme yeteneğine sahip olmasıdır. Bu, sinyali güçlendirebilir veya zayıflatabilir. Yukarıdakilerden "en iyi" tekniğin seçiminin şunlara bağlı olduğu sonucuna varabiliriz: özelleştirme anten konumu.

433 MHz'de ev yapımı anten

Kendi ellerinizle 433 MHz sarmal anten yapmak kolaydır. Çok kompakttır. Bunu yapmak için küçük bir parça bakır, pirinç veya çelik tele ihtiyacınız olacak. Ayrıca sadece tel de kullanabilirsiniz. Tel çapı 1 mm olmalıdır. 5 mm çapında bir mandrele 17 tur sarıyoruz. Vida hattını uzunluğu 30 mm olacak şekilde uzatıyoruz. Bu boyutlarla anteni sinyal alımı açısından test ediyoruz. Dönüşler arasındaki mesafeyi değiştirerek, spirali uzatıp sıkıştırarak şunu elde ederiz: en iyi kalite sinyal. Ancak böyle bir antenin, yanına getirilen çeşitli nesnelere karşı çok hassas olduğunu bilmelisiniz.

UHF alıcı anteni

Televizyon sinyali almak için UHF spiral antenler gereklidir. Tasarım gereği iki parçadan oluşurlar: bir reflektör ve bir spiral.

Spiral için bakır kullanmak daha iyidir - daha az dirence sahiptir ve dolayısıyla daha az sinyal kaybı vardır. Hesaplanması için formüller:

Spiralin toplam uzunluğu L=30000/f'dir; burada f, sinyal frekansıdır (MHz);

Spiral adımı S= 0,24 L;

Bobin çapı D=0,31/L;

Spiral tel çapı d ≈ 0,01L;

Reflektör çapı 0,8 nS; burada n, dönüş sayısıdır;

Ekrana olan mesafe H= 0,2 L.

Kazanmak:

K=10×lg(15(1/L)2nS/L)

Reflektör kabı alüminyumdan yapılmıştır.

Diğer alıcı-verici ekipmanı türleri

Konik ve düz sarmal antenler daha az yaygındır. Bunun nedeni, sinyal iletimi ve alım aralığı açısından daha iyi özelliklere sahip olmalarına rağmen, imalatlarının zorluğudur. Bu tür vericilerin radyasyonu tüm dönüşlerden oluşmaz, yalnızca uzunluğu dalga boyuna yakın olanlardan oluşur.

Düz bir antende sarmal, spiral şeklinde sarılmış iki telli bir çizgi şeklinde yapılır. Bu durumda, ilerleyen dalga modunda bitişik dönüşler aynı fazda uyarılır. Bu, anten eksenine doğru dairesel polarize bir radyasyon alanının oluşmasına neden olur ve geniş bir frekans bandının oluşturulmasına olanak tanır. Tanışmak düz antenler Arşimed spirali denilen şeyle. Bu karmaşık form, iletim frekansı aralığını 0,8'den 21 GHz'e önemli ölçüde artırmayı mümkün kılar.

Helisel ve dar ışınlı antenlerin karşılaştırılması

Helisel anten ile yönlü anten arasındaki temel fark, boyutunun daha küçük olmasıdır. Bu onu daha hafif hale getirir ve daha az fiziksel eforla kurulumu mümkün kılar. Dezavantajı ise alım ve iletim frekanslarının daha dar olmasıdır. Aynı zamanda, tatmin edici bir alım için uzaydaki en iyi konumun "aranmasını" gerektiren daha dar bir radyasyon düzenine sahiptir. Şüphesiz avantajı tasarımının basitliğidir. Büyük bir artı, bobinin perdesini ve spiralin toplam uzunluğunu değiştirerek anteni ayarlama yeteneğidir.

Kısa anten

Antende daha iyi rezonans sağlamak için spiral kısmın "uzamış" uzunluğunun dalga boyu değerine mümkün olduğunca yakın olması gerekir. Ancak dalga boyunun (λ) ¼'ünden az olmamalıdır. Böylece λ 11 m'ye kadar ulaşabilir, bu HF aralığı için geçerlidir. Bu durumda anten çok uzun olacaktır ve bu kabul edilemez. İletkenin uzunluğunu arttırmanın bir yolu, alıcının tabanına bir uzatma bobini takmaktır. Diğer bir seçenek ise tuneri devreye beslemektir. Görevi, radyo vericisinin çıkış sinyalini tüm çalışma frekanslarında antenle eşleştirmektir. Basit bir ifadeyle tuner, alıcıdan gelen sinyal için bir amplifikatör görevi görür. Bu şemada kullanılır araba antenleri Radyo dalgasını alan elemanın büyüklüğünün çok önemli olduğu yer.

Çözüm

Helisel antenler elektronik iletişimin birçok alanında büyük popülerlik kazanmıştır. Onlar sayesinde mümkün hücresel. Ayrıca televizyonda ve hatta derin uzay radyo iletişiminde de kullanılırlar. Antenin boyutunu küçültmeye yönelik umut verici gelişmelerden biri, geleneksel bir reflektörle karşılaştırıldığında alıcı dalga boyunun arttırılmasını mümkün kılan bir koni reflektörün kullanılmasıdır. Ancak çalışma frekansı spektrumunun azaltılmasında ifade edilen bir dezavantaj da vardır. Ayrıca ilginç bir örnek, izotropik yönlü diyaframın oluşumu nedeniyle geniş bir frekans aralığında çalışmaya izin veren "çift filar" konik sarmal antendir. Bunun nedeni, iki telli kablo şeklindeki güç hattının dalga empedansında yumuşak bir değişiklik sağlamasıdır.

Kanalları almak için koaksiyel kablodan anten yapmak süper basit ve süper hızlı dijital televizyon yaklaşık 5 dakikada kendiniz yapabilirsiniz.Bunun için kablonun kendisinden başka hiçbir şeye ihtiyacınız olmayacak. Ve bu, bu antenin ana avantajıdır.
Artık televizyon olmadan yaşayamazsınız.

Bu tasarım, örneğin evinize yeni taşındığınızda ve henüz bir kablo veya sabit anten kurmadığınızda size kesinlikle yardımcı olacaktır. Elbette bu gerçekten basit döngü anteninin yardımcı olacağı tek örnek bu değil.
Şimdi yorumlarda birisi kesinlikle kırbaç gibi daha basit antenlerin olduğunu yazacak. Bunu yapmak için kablodan iki yalıtımı çıkarmak yeterli olacaktır ve her şey işe yarayacaktır. Elbette buna katılıyorum ama koaksiyel kablodan yapacağım döngü anteni, yönlülüğü ve rezonanslı kapalı devresi nedeniyle çok daha fazla kazanca sahip olacak.

Koaksiyel kablodan anten yapımı

Siyah kablodan yapılmış versiyon böyle görünüyor.

Şimdi anteni sırayla yapmaya başlayalım. İhtiyacımız olan tek şey herhangi bir renkte yarım metreden az koaksiyel kablo. Ben beyaz olanı aldım.

Kablonun kenarından 5 cm geriye çekilip üst izolasyonu kaldırıyoruz.

Daha sonra yalıtımı merkezi çekirdekten çıkarın.

Şimdi her şeyi düzgün ve sıkı bir şekilde birlikte büküyoruz.

Daha sonra yalıtımın çıkarıldığı kenardan 22 cm geri çekilip, merkezi çekirdeğin yalıtımına dokunmadan üst yalıtımın 2 cm'lik bir parçasını ve hortumdan korumalı teli kesiyoruz.

Şimdi kesimin ucundan 22 cm daha ölçüyoruz ve sadece üst izolasyonu kaldırarak 1 cm genişliğinde bir kesim yapıyoruz. Kablo ekranına dokunmuyoruz.

Daha sonra başladığımız kablonun ucunu alın. Ve onu son kesimde çok sıkı bir şekilde sararak antenin bir dairesini oluşturuyoruz.

Bu noktada antenimiz kullanıma hazırdır. Elbette bu gerekli değildir ancak anteni dışarıya asarsanız kablonun açıkta kalan tüm alanlarını elektrik bandı ile yalıtmak daha iyidir. Ayrıca sert bir çerçeve de ekleyebilirsiniz ancak bu isteğe bağlıdır.

Anten konumu

Anteni tekrarlayıcıya veya televizyon kulesine yönlendiriyoruz. Yön, antenin döndürülmesiyle deneysel olarak da seçilebilir.
En iyi seçenek, evin duvarları yüksek frekanslı sinyali büyük ölçüde azalttığı için onu pencerenin dışına yerleştirmek olacaktır.

Test mükemmel sonuçlar verdi

Hala kablodan nasıl anten yapılacağını anlamıyorsanız aşağıdaki videoyu mutlaka izleyin veya yorumlarda soru sorun.

Spiral antenin dairesel polarizasyonla karakterize edildiğine inanılmaktadır, ancak bu görüş hatalıdır. Aslında dönüşlerin yapısı, doğrusal polarizasyona sahip dalgaların da alınmasını sağlayacak şekildedir. Bu, herhangi bir dalga yapısı üzerinde çalışmanın mümkün olduğu durumlarda kullanışlıdır. Ve sarmal antenler uyduda ayna beslemesi olarak kullanılır. Radyo amatörleri için dezavantajı doğrusal polarize dalganın üç desibel kadar zayıflatılmasıdır; bilindiği gibi radyo ve televizyon yayınlarında başka bir dalga kullanılmaz. Ülkede spiral yayın yalnızca NTV+'nın uydudan yakalanması için uygun olup, burada bu yöntem kullanılmamaktadır. Bu antenlerin bazı özel uygulamalarını tartışmayacağız. Ancak konuyla ilgili sorguları internette bulabilirsiniz. Telden bükülmüş ve bir boru parçası üzerine monte edilmiş spiral bir antenden kimin yararlanabileceğini cevaplayamayız, radyo amatörlerinin eserlerinin koleksiyonunda bile bu sınıftaki ürünler tamamen yoktur.

Helis anten nasıl monte edilir

Spiral anten, belirli bir tasarıma sahip bir kızılötesi ısıtıcıya benzer. SSCB'de askeri fabrikalar ev aletleri üretiyordu. Parabolik tabaklar ve ısıtıcılar arasındaki benzerlik buradan kaynaklanmaktadır. Montaj için tel sarımının çapını ve adımını, dönüş sayısını bilmeniz gerekecektir. İhtiyacınız olacak malzemeler:

1. Rüzgârdan ve diğer çarpışmalardan dolayı bükülmemesi için isteğe bağlı kalınlıkta ekran için bir çelik sac.
2. Dönüşleri bir rezervle sarmak için yeterli olacak bir tel parçası.
3. Güç kablosu: televizyon için 75 Ohm, radyo için 50 Ohm.
4. Gerekli çapta plastik boru.

Spiral antenler yürüyen dalga sınıfına aittir; cihazların direnci yüksektir, bu nedenle cihazın doğru hesaplanmasıyla koordinasyon olmadan bağlanabilirler. İlk olarak boru, ekrana yapıştırılıp yapıştırılabilmesi için bir kenar boşluğuyla işaretlenir. Sarım adımı eksen boyunca (tercihen her iki tarafta) işaretlenir. Gelecekte riskler seviyelendirme için kullanılacaktır. Birkaç santimetre öne çıkın ve bir kalemle çalışmaya başlayın. Lütfen şunu unutmayın: ters taraf bobin tam olarak yarım adım hareket eder.

Spiral, gerekli sayıda dönüşle, adım dikkate alınmadan borunun üzerine sarılır. İleride ilk işaretten başlayarak teli doğru şekilde uzatmanız gerekiyor. Daha fazla yer değiştirmeyi önlemek için doğru konum tutkal damlalarıyla sabitlenmelidir. Tur başına yaklaşık üç veya dört. Bu arada ekranı yapalım.

Kenarı sarma borusunun çapının yaklaşık beş katı olan bir kare seçin. Çeliğin kalınlığı ne olursa olsun mukavemet özelliklerini koruyun. Monte edildiğinde ekran boruya diktir.

Elektrik montajı için spiralin uç kısmında (borunun tabanı) delik açılmalı ve tel içeriden geçirilmelidir. Yan duvardaki ekranın arkasında, örgülü besleme kablosunu geçirdiğimiz ek bir delik açıyoruz. Elektriksel olarak merkezi çekirdek spirale, besleyici ekran ise anten ekranına bağlanır. Dalgaları alıp iletecek bir yapı oluşturulur. Parçaların sıkı bir şekilde dik olmasını sağlamak için çelik elekli boru köşeden yapıştırıcı-sızdırmazlık maddesi ile bağlanır. Anahtar noktaları:

• Spiral ve ekran, bakır gibi iletken bir malzemeden yapılmıştır.
• Dielektrik boru.

Helis antenin hesaplanması

Helisel antenler karasal yayınlarda kullanılan her türlü dalgayı yakalamada iyidir. Ancak radyoyu yakalamak için eksenin yukarıya doğru yönlendirilmesi, ekranın yatay olarak konumlandırılması gerekir. Cihaz belirgin yönsel özelliklere sahiptir; tek bir noktadan birden fazla kuleyi kapsamayı beklemeyin. Çok kolay değil. Radyasyon modeli sarmal antenin boyutlarına bağlıdır ve güçlü bir şekilde:

1. Bobin uzunluğu dalga boyundan çok daha azsa, anten ekseni boyunca yanal radyasyon hakim olur. Üstelik polarizasyon dairesel değildir.
2. İdeal olarak bobin uzunluğu 0,75 - 1,3 dalga boyu aralığına düşer. Bu durumda, radyasyon modelinin ana lobunu ileriye doğru gözlemliyoruz. Elbette bir ekrana ihtiyacınız var.
3. Spiralin uzunluğu 1,5 dalga boyundan büyükse ön yarı düzleme doğru yönlendirilen iki lob oluşur. Daha doğrusu sonuç, konik bir yüzeye benzeyen bir şeydir.

Dolaylı olarak (ikinci noktaya göre), okuyucular zaten aralık hakkında bir fikir oluşturmuşlardır. Bandı silindirik değil konik bir sarmal (konik sarmal anten) kullanarak iki kez genişleteceğiz. http://aerial.dxham.ru/onlajn-raschety/raschety-antenn/raschet-spiralnoj-antenny adresinde çevrimiçi bir hesap makinesi kullanmanızı öneririz. Burada frekansın, spiral sarım aralığının ve emitör uzunluğunun ayarlanması önerilmektedir:

• Radyasyon modelinin ana lobunun genişliği, spiral sarımın uzunluğuna bağlıdır. Dönüş sayısını değiştirin ve parametreyi gözlemleyin (hesap makinesi sayfasının alt kısmında bulunur). Spiral sarımın çapı neredeyse hiç fark edilmeyecek şekilde değişir. Bunun bir açıklaması yok, hesap makinesinin yaratıcıları daha iyi biliyor. Elbette daha fazla bakıra ihtiyaç duyulacak ve bu da ilgili parametrelere yansıyor.
• Uzunluk arttıkça kazancın da arttığını ekleyelim. Bu tipik bir etkidir: Yaprak daralır - kazanç artar. Radyasyon modelinin alanı sabit bir değerdir. Lomonosov'un dediği gibi, bir yere gelen bir şeyin mutlaka başka bir yere gitmesi gerekir. Dönüşler arttıkça bant genişliğinin biraz azaldığını unutmayın.
• Kazanç sarma adımına bağlıdır: sayı ne kadar yüksek olursa kazanç o kadar düşük olur ve radyasyon modeli o kadar dar olur. Bize göre bu yazarların bir hatasıdır çünkü sıkı sarmanın daha karlı olduğu ortaya çıkmıştır. Ayrıca daha az tele ihtiyaç duyulacaktır. Yalnızca avantajlar gösterilmiştir; pratikte bu şüpheli görünmektedir.

Bu çevrimiçi hesap makinesinin kullanışlı özellikleri arasında minimum ekran boyutunun hesaplanmasını not etmek isterim. Adıma gelince, referans kitaplarına bakın, biz de öyle yapacağız. Bu arada ilginç bir gerçek, sitedeki varsayılan Wi-Fi frekansının 2,45 GHz olmasıdır. Bugün burada sarmal antenler sıklıkla kullanılmaktadır.

Bulundu: kazanç yalnızca dönüş sayısına bağlıdır. 0,22 - 0,24 dalga boyunda bir sarım aralığının seçilmesi tavsiye edilir. Web sitemizde bu değeri geniş sınırlar içerisinde belirliyoruz. Okuyucuları dönüş sayısını değiştirerek bir perde seçmeye davet ediyoruz. Bazı hesap makinelerinin hatalar içerdiği görülür; yalnızca web programcısı doğru bilgiye sahiptir.

Bu arada yeni bilgi kaynağı, ekranın spiralin arkasına 0,12 dalga boyu uzaklıkta yerleştirildiğini belirtiyor. Ekran çapı 0,8 dalga boyu veya daha fazla seçilirse karenin kenarının daha da büyük olacağı da eklenir: 1,1 λ. Durum o kadar açık değil, ancak dairenin içeriye sığması gerektiğini hayal edin - her şey yerine oturuyor.

Eşleştirmeye gelince, sarmal antenin direnci büyük ölçüde telin kalınlığına bağlıdır ve artan dirençle birlikte azalır. 75 ve hatta 50 Ohm'a eşit rakamlara ulaşmak mümkündür. Bu durumda onay gerekli değildir, bu da işlemi kolaylaştırır. Bu yüksek frekanslarda çalışır. Örneğin, dalga boyunun %5'i kadar tel kalınlığında karakteristik empedans 75 Ohm'a eşit olacaktır. 50 Ohm elde etmek için dalga boyunun %7'si kadar bir tel kalınlığı almalısınız. WiFi frekanslarında bunun gerçek olduğunu görüyorsunuz, bu da parametreleri bu şekilde hesaplayıp koordinasyondan kaçınacağımız anlamına geliyor.

Hesap makinesinin telin kalınlığını ayarlamanıza izin vermediğini ve mevcut olanla karakteristik empedansın 140 Ohm olduğunu lütfen unutmayın. Bu muhtemelen bir ticaret hilesi; bilgilerimize göre WiFi frekanslarında kablonun 50 Ohm olması gerekiyor. Ancak telin kalınlığına olan bağımlılığın karşılanıp karşılanmadığını kontrol etmek kolaydır. Bir tablo sunalım ve sonuçları karşılaştıralım.

Hesaplama tablosu

Yani frekans 2450 MHz'dir, dalga boyunu basit bir formül kullanarak buluruz:

λ = 299,792,458 / 2450,000,000 = 0,1223 metre.

140 Ohm direnç için gerekli tel çapını bulun:

0,1223 x 0,02 = 2,45 mm, bunun çevrimiçi hesap makinesiyle eşleşip eşleşmediğini kontrol edelim! Bakıyoruz ve görüyoruz: 2.4. Yuvarlama olmadan 2,447 mm olduğunu hesaba katarsak, iki kaynağın birbirini tekrarladığını varsayacağız, bu da sarım adımını seçme talimatlarına (yukarıya bakın) güvenilebileceği anlamına gelir. Bu noktada ev yapımı sarmal antenin hazır olduğunu varsayıyoruz ve direncin 50 Ohm'a eşit olduğu telin kalınlığını da bulacağız: 8,5 mm çıkıyor. Üstelik bu yüksek frekansta gerekli koşulları sağlamak da zordur. Bu nedenle, kendi başına bir spiral anten yapma hedefi genellikle bilgisayar bilimcilerine verilir.

Hesap makinesindeki tutarsızlıklarla ilgili olarak internette okuduklarınızı kontrol edin teknik Bilgiler defalarca. Helisel anten nedir ve helisel anten nasıl yapılır sorusunun cevabını verdiğimizi düşünüyoruz. Tasarımın avantajı üretim kolaylığıdır; yamaların hesaplanması, koordine edilmesi gerekiyorsa ve işe yarayacağı bir gerçek değilse, verilen koşulları karşılayan ve birçok paraziti filtreleyen iyi bir cihaz vardır. Dairesel polarizasyonla çalışmak için her iki tarafta (alım ve iletim) aynı antenler vardır, aksi takdirde sonuç gizemli bir şekilde tahmin edilemez hale gelecektir. Kendiliğinden monte edilen spiral anten bir gerçektir.

Aşağıda metin içerisinde vereceğim bu yorumu ayrı bir yazı olarak vurgulamaya karar verdim. Yazarı, en kötü alım koşullarında, iki televizyonun amplifikatör veya ayırıcılar olmadan aynı anda çalışmasını sağlayan spiral bir anten geliştirdi. Tasarımına BISPIRAL adını verdi, ancak bu isim zaten farklı versiyonlarda ve farklı işlevsel amaçlarla sunulan çift sarmal ve iki sarmal antenle birleştirildi. Ancak yukarıdaki örnekten bunun hala isimlendirilmesi gereken başka bir şey olduğunu anlayacaksınız.

BİSPİRAL
Satıcı, insanları DVB-T2 alıcısı almaktan caydırdı: "Eğer onu geri getirirsen, bizde yakalanmaz!" Kaynak ile şehrim arasında 35 km mesafe var. Mesafe tehdit edici değil ancak üç elektrik hattı (500 ve 750 elektrik hatları) parazit kaynağıdır. Ayrıca 16 katlı binaların yoğun olduğu bir tepe doğrudan sinyali engelliyor.31. (551 MHz) ve 51. (714 MHz) frekans kanalları.
İlk üretilen ve test edilen, iki halkalı bir antendi. Alım yönü için tek seçeneğin bulunmasına yardımcı oldu, dokuz katlı bir binadan dar bir açıyla yansıyan bir TV sinyalinin "kısımlarını" gösterdi. yarım kilometre.

Kanal 31 için tasarlanmış 7 dönüşlü sarmal anten yaptım. Çerçeve, kare bir spiral için 4 parça polipropilen su borusuna (küçük teğet!) dayanmaktadır - 4 metrekarelik bir kesite sahip tek telli bir bakır tel. mm vinil yalıtımlı, beş metre kablo. Sonuç, her iki paketin de oldukça tatmin edici ve güvenilir bir şekilde alınmasıydı. Kanal 51'in (714 MHz) boyutlarına göre benzer bir anten yapmaya çalıştım, sonuç olarak kanal 31'i "yakalamıyor". Bundan şu sonuca vardım: sarmal antenin hesaplanması düşük frekanslı bir kanalda yapılmalıdır. İkinci sonuç: sarmal bir antenin geniş bandı, sarılan telin çapına göre değil, tasarımına göre belirlenir (Karl Rothhammel'in iddia ettiği gibi).
Eşim mutfakta bir televizyonun da olmasını isteyene kadar her şey harikaydı. Yüksek frekanslı sinyal iletiminin ciddi mesafesi (artı 13 metre) bir sorundur. Bir yengeç kullanmak ve alıcıları bir "trende" açmak sonuç vermedi. Üç SWA amplifikatör modelini test ettim, en iyilerinin sinyal yoğunluğu 70'ten 90'a çıktı, ancak uzak aralıkta hiç kalite yoktu! Ayrı olarak, bu antene sahip alıcılar her iki paketin de güvenilir bir şekilde alınmasını sağladı.

İkinci bir anten yapmak balkonu karıştırmak demektir...
Karar geldi. Peki ya aynı çerçeve üzerinde dönüşleri birincinin dönüşleri arasına yerleştirerek ikinci bir spiral düzenlersek? Çok geçmeden revizyon 1,5 saatte tamamlandı. Sonuç harika! İkinci spiral için gümüş kaplı kalkan sargılı tel kullandım. Uzak(!) alıcıdaki sinyallerin yoğunluğu ve kalitesi 15 puan arttı. Böyle bir antenle alıcıların birbirleri üzerindeki etkisi fark edilmedi.
İki sarmaldan gelen sinyaller toplandığında sinyal yoğunluğunun iki katına çıktığı bilinmektedir. Spiralleri bağlamayı denemedim ama ilginç olurdu. Dört spirali ortak bir çerçevede denemek de ilginç...
Bu bilgilerin meraklı ve kullanışlı kişiler için yararlı olacağını umuyorum!

Not: “Resim ekle” butonu olsaydı fotoğraf eklerdim.

Peki, şimdi - çıkışım.

Bu bilginin çok gerekli olduğunu kabul etmemek zor. Sadece bu blogun kaynağının fotoğraflarla birlikte yorumlar sunmamasından üzüntü duyabiliriz. Ve bu yorumun kendisi hemen ortaya çıkmadı, ancak onu tesadüfen blogun kenarlarında buldum ve yalnızca iki hafta sonra doğru yere sıkıştırdım.

Yorumun hemen sırasında, yön özelliklerine sahip diğer antenler gibi iki spiral eklerken, bu antenlerin kazancı yarım dalga vibratörden ölçülürse toplam kazançlarının yalnızca 3 dB arttığını açıklığa kavuşturacağım ( en azından iki ciltlik kitabın yazarı böyle söylüyor Karl Rothhammel'in " Antenler" ve R. M. Malinin'in genel editörlüğündeki "Radyo Amatör Tasarımcısı El Kitabı").

Ekteki yorumun yazarının deneyimi, radyo dalgalarının yayılma koşulları ne kadar kötü olursa, sarmal antenlerin sahip olduğu dairesel polarizasyonun avantajının o kadar güçlü olduğunu ve hatta bir sinyal alınması durumunda 3 dB'lik kayıpların hesaba katıldığını pratik olarak kanıtlamaktadır. yatay polarizasyonlu bir televizyon vericisinden gelen sinyal.

Şimdi yazarın test ettiği bu ev yapımı anten için bir isim bulmamız gerekiyor. Helisel antenlerin terminolojisinde kafa karışıklığı yaratmamak için zaten bilinen isimlerle ilgilenmeye karar verdim ve bu ortaya çıktı

Ayrıca tüm anten çeşitleri arasında geometrik şekillerin ve karşılık gelen adların sayısında yalnızca spiral olanların önde olduğunu ve iki veya daha fazla spiral için isim seçeneklerinin orantılı olarak arttığını da belirteceğim.

Yatay polarizasyonlu sarmal anten.

Bunlar, yatay bir düzlemde birbirine paralel yerleştirilmiş, ortak bir reflektöre sahip, eksenler arasında 1,5 dalga boyuna eşit önerilen mesafeye sahip, zıt sarma aralığına sahip iki spiraldir. Spiraller yatay bir düzlemde bulunuyorsa, yatay polarizasyona sahiptirler, eğer aynı düzlemde üst üste ise, o zaman polarizasyon dikeydir. Her biri altı turluk iki spiral, yarım dalga vibratörle karşılaştırıldığında 14 dB'lik bir kazanç sağlar (aynı yayındaki tabloya göre 6 turun 11 dB olduğunu hatırlatayım). Karakteristik empedansı 120 ohm olan tek sarmal ile karşılaştırıldığında çift sarmalların avantajı vardır çünkü toplam dirençleri 60 ohm'dur ve 50 veya 75 ohm koaksiyel kabloyla eşleşmeleri daha kolaydır. Aynı tip spiral düzenlemesi ile polarizasyon dairesel olacaktır.

Daha az yaygın olarak kullanılan, iki sarmalın yatay polarizasyona sahip sarmal anten tasarımıdır. farklı yönlerde sargılar bir eksen boyunca bağlanır.

Çift sarmal anten.

Aynı iki ciltlik kitapta (VHF ve UHF bantları için özel anten tipleri, bölüm 26.8.) başka bir terim daha var “ çift ​​sarmal anten“aslında bu anten, özellikleri bakımından çeyrek dalgalı bir çubukla karşılaştırılabilir, burada ikincisi spiral şeklinde yapılır ve karşı ağırlığın işlevi daha büyük çaplı bir spiral tarafından gerçekleştirilir.

Bu tip anten, karasal televizyonun uzun mesafeli alımı için çok uygundur. dijital sinyal. Ürünün sadeliği büyüleyici; yalnızca iki ana parça var: kar küreğinden yapılmış bir reflektör ve güç teli bobininden yapılmış bir spiral. Tek bir lehimli bağlantı yok, her şey vidalanmış ve bükülmüş. Karmaşık eşleştirme öğeleri yoktur. Ancak tasarımın kazancı 10 dB'in üzerine çıkıyor ve bu da bazı durumlarda amplifikatör olmadan kullanılmasına olanak tanıyor. Şehrin dışından dijital televizyon sinyalini amplifikatörsüz bu antenle aldım.

Herhangi bir desimetre anteninin uygun olduğunu hatırlatmak isterim. dijital kanal yayın yaparken fark yalnızca alım aralığında olacaktır. Ancak her anten maksimum kazanımı ve tam olarak istenen frekansta eşleşmeyi sağlayamaz. Bir anten ne kadar karmaşık olursa olsun, alınan frekans aralığının tamamında düşüşler ve kazanç zirveleri vardır.

İlk kozmonot Yuri Gagarin'in uçuşunu izleyen spiral antenlerdi.Spiralleri yönlendiren ilk Sovyet ay gezicileri Ay'ın yüzeyini sürdüğünde, aynı uzay antenini yapmayı hayal ettim.

Fotoğraf 2.

Bitmemiş bir işten daha kötü bir şey yoktur. Temel olarak tüm sarmal anten türlerinden en basitini seçiyorum. Tek başlangıçlı, spiral, silindirik (bazen konik), düzenlidir, yani sabit bir sarma adımına veya dönüşler arasında aynı mesafeye sahiptir. Dolayısıyla antenin adı zaten tasarımından bahsediyor. Bu tam olarak Kraus J.D. tarafından ilk önerilen tasarımdır.

"Helisel ışın anteni". – “Elektronik”, 1947. V 20, N 4. R. 109.

Radyo amatörleri için en iyi referans kitabını tavsiye ederim "Antenler", baskı 11, cilt 2. Yazar Karl Rothhammel. Kitap neredeyse tüm anten türleri için birçok pratik materyal içermektedir. Özellikler, parametreler, pratik hesaplamalar, öneriler.

Bu yayından sarmal antenin özelliklerini sunuyorum.

Pirinç. 1.

Bölgenizde dijital yayının hangi frekansta olduğunu öğrenmeniz ve bu frekansın değerini metreye çevirmeniz gerekiyor. Metre cinsinden dalga boyu = 300/F (MHz cinsinden frekans).

İki dijital paketin Moskova yayın frekansları için, 57 cm lambda dalga boyuna karşılık gelen ortalama 522 MHz frekansını seçtim, bu durumda dönüşün çapı D = 17,7 cm, dönüşler arasındaki mesafe ise 13,7 cm, ekrandan dönüşe olan mesafe 7,4 cm, ekran genişliği ise 35 cm olmalıdır.

Bir ekran (reflektör) olarak, karın ağırlığı altında sürekli bükülen, güzel, parlak paslanmaz çelikten yapılmış yanlış bir kar küreğine ihtiyacım vardı. Uygulama, reflektörün yuvarlak olması gerekmediğini ve bir karenin kenarını spiral dönüşün iki çapından daha fazla yapmanın bir anlamı olmadığını gösteriyor, spirali yaklaşık 2 mm çapında bir ağ güç kablosundan yaptım, radyo dalgaları için şeffaf olduğundan ve bakır tel dış ortamın etkisi altında oksitlenmediğinden, izolasyonunu çıkarmadan çekirdeklerinden birini kullanarak. Uygulamada telin kalınlığının teorik olandan neredeyse 5 kat daha az olduğu ortaya çıktı, bu nedenle anten menzilinin dar olduğu ortaya çıktı. UHF aralığında, anten yalnızca birkaç analog televizyon istasyonunu iyi bir şekilde alacaktır, ancak frekans açısından yakınlarda bulunan iki dijital paket, amplifikasyon bandına iyi uyum sağlayacaktır. Ayrıca konnektörlü 75 Ohm'luk bir koaksiyel kabloya da ihtiyacınız olacak. Özellikle antenin amplifikatörü yoksa, kablonun uzunluğuna fazla kapılmanızı önermiyorum, çünkü her metrede 0,5 ila 1 dB kazanç kaybı olur ve uzun bir kablo, bir eşleştirme cihazı gerektirecektir. Tasarımımda 3 metre kablo kullandım.

Pirinç. 2.

Tek yapmanız gereken spirali sarmak, kabloyu spiral iletkene bağlamak ve hepsini küreğin bıçağına bağlamak. Ancak spiral teli sabitlemek için gerekli çapta bir dielektrik silindirim yoktu ve bu nedenle çerçeve olarak çıtalar ve bir kuru kontrplak levha kullandım ve antenin boyutlarını taslaktan üzerine aktardım. Çıtalar ve kontrplak yerine kürek sapları kullanılsaydı daha serin olurdu, ancak ben yalnızca düzeni oluşturdum ve her şeyi kontrplak üzerinde yapmak benim için uygun oldu. Kabuk telle sarılmaya başladığında ev yapımı ürün bir uçağın gövdesine benziyordu. Dışarıdan dönüşleri bükmeye başlarsam daha az zararsız görünüyordu bakır boru daha önce istediğim gibi. Daha önce de söylediğim gibi, böyle bir anteni, radyo dalgalarına karşı şeffaf, yumuşak çatı, andulin veya arduvazdan yapılmış bir çatıya sahip bir evin sırtının altına gizlemek uygundur.

Fotoğraf 3. Anten düzeninin test edilmesi.

Anteni test etmek için, ev yapımı ürünü tavana yaklaştırmak için bir merdiven kullandığım çatı katı odasını kullandım. Bu yerde daha önce 35 dB amplifikatörlü aşamalı bir döngü ve 30 dB amplifikatörlü bulunması zor bir iç mekan anteni çalışıyordu. Test yeri de. Ostankino'nun 90 km doğusunda Vladimir bölgesi. Artık burada amplifikatör olmadan spiral bir anten çalışıyor. Televizyon merkezini şöyle "görüyor": fıçı tahtası, cam elyafı, 10 cm bazalt yünü, kaplama tahtaları, OSB kontrplak, altlık halısı, yumuşak çatı terazileri ve farklı uzunluklarda bir sürü çivi. Geriye kalan tek şey onu daha da yükseğe sabitlemek, evin sırtının altına ya da parçalara ayırın, çünkü bu sadece düzen.

Fotoğraf 5. Öncekilerin boyutu ve aralığı anten tasarımları neredeyse aynıdır.

Antenin parametrelerini iyileştirmek için, 180 Ohm anten direncinden 75 Ohm dirençli koaksiyel kabloya geçiş sağlayan bir transformatör olan bir eşleştirme cihazı kullanmaktan zarar gelmez. Bu, ekrana doğru genişleyen, üçgen şeklinde ince bir bakır levhadır. Plakanın montaj yerini ve boyutlarını iki plastik mandal kullanarak deneysel olarak seçtim. Evde bu, anteni görüntünün "karlı" olacağı daha düşük bir seviyeye indirerek bir TV kullanılarak kolayca yapılabilir. Analog bir sinyal alırken, dijital pakete yakın frekansta ses kanalındaki gürültü seviyesini azaltarak plakayı çevirerek ve kulakla hareket ettirmek, konumunu belirlemek gerekir. Daha sonra lehimleyin.

Şeklinin saçmalığına rağmen bu antenin bir avantajı var. Yıldırım çarpmasından sonra sıklıkla çöken bir amplifikatörü yoktur. Uygulamada, yıldırımın çarptığı havai elektrik direğinden 30 metre uzakta bulunan dış mekan antenlerinde, fırtına sırasında amplifikatörler iki kez arızalandı. Evin çatısının altında, deşarj direğinden altı metre uzakta bulunan anten için herhangi bir amplifikatör arızası vakası kaydedilmedi.

Amplifikatörün güç kaynağı, genellikle her zaman enerji verildiğinden ve sınırlı bir kaynağa sahip olduğundan arızalanabilir.

Diğer bir avantaj ise amplifikatörlü bu antenin menzilinin daha büyük olmasıdır, ne kadar uzun olacağını kendiniz kontrol edin.

Ek. Anten tasarımının değiştirilmesi.

Bu yıl (2015), tel yerine 16 mm çapında metal-plastik bir tüp (metal-plastik) kullanarak sarmal antenin ev yapımı tasarımını geliştirmeye karar verdim. Daha önce monte edilmiş antenler zaten benzer bir işlemden geçmiş ve gözle görülür şekilde yükselmiştir. Spiral antende de bir iyileştirme yapıldı ama yanılmayın, sinyal seviyesindeki artış sadece yüzde 10 oldu ve sinyal kalitesi de aynı yüzde 100 seviyesinde kaldı.

Fotoğraf 7. Eski anten.

Fotoğraf 8. Tasarım değişiklikleri.

Uzun zamandır malzeme olarak tüp kullanarak anten yapmak istiyordum. Kaçak içkiye olan benzerlik hala yüksek maliyet nedeniyle durduruldu. Ancak malzeme bulundu ve zaten test edildi basit antenler. Her tarafı plastikle kaplanmış, yüksek kaliteli alüminyumdan yapılmış bu bükülmesi kolay boru, su borularının döşenmesi için tüm inşaat pazarlarında satılmaktadır.

Fotoğraf 10. Yeni tasarım.

Fotoğraf 9. Banka - mandrel.

Ekonomik

anten hesaplaması.

Bu karmaşık hesaplamayı, Moskova bölgesinin tam eteklerinde bulunan "Ev İçin Her Şey" mağazasına gittiğimde ve 45 ruble fiyatta metal plastik gördüğümde yapmak zorunda kaldım. Dalga boyu, yayın frekansları, daire uzunluğu, dönüş sayısı, anten kazancı….

Kasada 4 metreyi ağzımdan kaçırarak projenin ekonomik kısmını özetledim. Antenin maliyeti bir şişe votkanın asgari tüketim maliyetini aşmamalıdır.

Anten hesaplaması.

Tamamen ekonomik nedenlerden dolayı, önceki ev yapımı telden yarım tur daha az, 6,5 tur olduğu ortaya çıktı. Ayrıca dönüşler arasında dalga boyunun dörtte birine eşit bir mesafe aldım. Benzer şekilde, bir dönüşün uzunluğunu hesapladım, ancak pratik nedenlerden dolayı, basit yapma konusunda zaten deneyimim var. döngü antenleri, metal plastiğin frekansa bağımlılığını düzelttim, bobinin uzunluğunu 1,5 cm azalttım, ayrıca bobinin ayarlanan uzunluğunu 3,14'e bölerek mandrelin çapını da hesapladım. Borunun kalınlığı dikkate alındığında mandrelin çapı 8 mm daha küçüktü.

Ayarlama.

Ev yapımı bir SWR ölçer ile SWR'nin (duran dalga oranı) ölçülmesinden oluşuyordu. Başlangıçta eski bir ev yapımı olanı ölçtüm. Garip bir şekilde, cihaz 50 Ohm'luk bir yükle (SWR = 1,5) mükemmel uyum iddia etti. Ancak değiştirilmiş antenle, tuvalin kenarından güç verildiğinde her şey çakıştı. Ancak yapıcı bir şekilde, daha sonra merkezdeki kabloyu kullandım ve SWR 2'ye düştü. Basit bir ev yapımı SWR ölçer, dijital yayın frekanslarına ayarlanmış ev yapımı bir jeneratörle birleştiğinde çok faydalı olduğu ortaya çıktı. Onun yardımıyla, yalnızca antenin SWR'sini belirlemekle kalmayıp, aynı zamanda her dönüşte tencere kapağının yaklaşımına mikroampermetre iğnesini sallayarak tepki verdiğinde performansını da kontrol edebildim.

Sonuçlar.

Tasarım değişikliği, antenin yarım tur daha az olmasına rağmen kazançta yüzde 10'luk bir artış sağladı. Genel olarak, analog modda çalışan, 12 yönetmen ve belirtilen kazancı en az 26 dB olan bir amplifikatör içeren bir "dalga kanalı" anteninden (Uda-Yagi) daha kötü olmayan UHF aralığındaki programları alır. Her iki anten de aynı koşullarda yerden aynı seviyede bulunur. Tek fark, satın alınan bir antenin, havadan dijital bir sinyal alırken çalışmasının, hava durumuna ve günün saatine bağlı olması, karakteristik bir vaklama sesi ve televizyonun donması ile radyo dalgalarının geçişindeki bozulmayı simüle etmesidir. resimler ve hatta görüntülerin tamamen yokluğu. Ev yapımı bir antenle radyo alımı her zaman sabittir.

Ancak genel olarak bu tasarımdan memnun değildim çünkü yalnızca boyutlarına ve harcanan paraya bağlı olarak ondan daha fazlasını bekliyordum. Bu sarmal antenin önceki tasarımla karşılaştırılması karasal dijital televizyonu almak için ev yapımı anten, Aynı malzemeden yapılmış, aynı çaptaki iki fazlı halkadan oluşan bu halkaları alım seviyeleri açısından karşılaştırdığımda önemli bir kazanç bulamadım.

İki fazlı halka ve spiral şeklinde bükülmüş altı halka, 6 dB ve 10 dB'lik teorik kazanç sağlar. Açık havada iki halka ve çatının altında 6,5 ​​halka, yerden aynı seviyede ve yüzde olarak hemen hemen aynı kazanç seviyesinde. Belki çatı 4 dB'lik farkı absorbe etmiştir ya da belki bu farkı fark etmek gerçekten zordur? Aynı zamanda bu bobini sokağa maruz bırakmayın, böylece konuyu gereksiz konuşmalara açmayın.

Kalbimi mi kaybettim? HAYIR! Amatör radyoculuk keyif kaynağıdır. Amatör radyoyu ele alın, ilginç. Belki sonuçlarınız daha iyi olacaktır.

Büyük olasılıkla bu spiral antene geri döneceğim çünkü “dalga kanalı” anteni hava almayı bıraktığında uykuya dalmadı.