Magnetska antena: uređaj, princip rada, namjena

Signal koji sadrži korisne informacije može se stvoriti pomoću oscilatora. Njegova se snaga može povećati pojačalom i prenijeti na znatnu udaljenost drugom dopisniku. Prijenos signala vrši antena.

Antena-uređaj koji pretvara elektromagnetski val u električni signal na određenoj frekvenciji u putu prijema, kao i obrnutu pretvorbu u putu prijenosa.

Postoji mnogo vrsta antena. Mogu se klasificirati prema dizajnu ili principu rada, na primjer. U potonjem slučaju razlikuju se električne i magnetske antene. Prvi se kontrolira električnom komponentom elektromagnetskog polja (u daljnjem tekstu EMF), a drugi, odnosno, magnetskim.

U ovom ćemo članku govoriti o magnetskoj anteni, njenom dizajnu, kao i princip rada.

Radio valovi

Sve antene rade na određenom valnom rasponu. Valovi se mogu klasificirati prema duljini ili frekvenciji. Treba imati na umu da je duljina proporcionalna u obrnutom odnosu s frekvencijom.

Slijedi tablica korespondencije vrsta radio valova s njihovim parametrima duljine i frekvencije.

Često se nazivi valova zamjenjuju nazivima opsega. Na primjer, KV raspon je raspon kratkih valova.

Metarski, decimetarski, centimetarski i milimetarski valovi uključeni su u VHF ultrakratki valni raspon. Uređaji koji rade s decimetarskim valovima nazivaju se UHF antene (u daljnjem tekstu-analogno).

Primjena

Vrsta antena koje reagiraju na magnetsku komponentu polja našla je široku primjenu u bilo kojoj vrsti industrije zbog svojih malih dimenzija i svojstava prijema i prijenosa. Njihov dizajn je najčešće vrlo jednostavan i predstavlja antenu-PIN (često se koristi kao antena za auto) male veličine u usporedbi s logaritamskim antenama, na primjer. Potonja vrsta antena često se nalazi u stambenim zgradama, gdje pružaju televizijsko emitiranje.

Glavna prednost magnetskih antena je otpornost na električne smetnje. Potonja činjenica omogućuje njihovu upotrebu u bilo kojim gradovima u kojima postoji velika koncentracija električnih signala.

Dizajn

Najjednostavnija magnetska antena u svom sastavu ima:

• jezgra;
• induktor;
• okvir zavojnice.

Okvir se stavlja na jezgru, a induktor je namotan na okvir.

Jezgra takve antene izrađena je od magnetskog materijala. Najčešće od ferita koji ima dobra magnetska svojstva, o čemu će biti riječi u nastavku.

Namot je izrađen od vodljivog materijala poput bakra, a okvir je, naprotiv, izrađen od izolacijskog materijala kako bi se uklonili nepotrebni kontakti zavoja zavojnice i jezgre.

Zapravo, ispada da je magnetska antena tipična prigušnica, poznata svakom radioamateru ili osobi koja je čak i neizravno povezana s elektronikom.

Teorija polja

Da biste razumjeli princip rada takve antene, trebali biste ponoviti osnovne informacije o svemu što je povezano s prijenosom signala na daljinu.

Prvo, elektromagnetsko polje, kao što i samo ime govori, uključuje dvije komponente – magnetsku i električnu, koje su neraskidivo povezane, a ravnine tih polja (ako razmišljamo izostavljajući terminološke detalje) okomite su jedna na drugu.

Drugo, smjer širenja određenog polja određen je vektorom brzine koji je okomit i na vektor električne jakosti (indukcije) i na vektor magnetske jakosti (indukcije) u trodimenzionalnom prostoru.

Zašto se vektor napetosti može zamijeniti vektorom indukcije? Jer veličine ovih parametara jednako karakteriziraju polje jedne ili druge vrste i međusobno su proporcionalni.

Princip rada antene u obliku slova L

Vibracije (antena ih prenosi) emitira bilo koji predmet: drveni štap i metalna žica. Jedina je razlika što metal bolje provodi električnu energiju, pa su vibracije koje emitira žica uočljivije.

Stoga se najjednostavnija antena može sastaviti iz komada armature. Dobit ćete svima poznatu antenu u obliku slova L. Pod djelovanjem elektromagnetskog polja u armaturi se inducira elektromotorna sila, koja je na neki način (izostavljajući teorijske detalje) uzrok nastanka oscilacija, kao i baza za pojačavanje signala.

Metal je materijal s dobrim električnim svojstvima. Zbog toga se u armaturi inducira elektromotorna sila (EMF). Stoga se kontrolira antena u obliku slova L električne komponente polja.

Princip rada antene koja reagira na magnetsko polje

Logično, ako Metalna antena u obliku slova L reagira na električnu komponentu polja, tada magnetska antena reagira na magnetsku komponentu elektromagnetskog polja. Zbog te činjenice uređaj je dobio ime.

Antena, naravno, može biti izrađena od uzdužnog komada feromagneta, ali je učinkovitije dati ovom materijalu oblik okvira.

U takvom dizajnu magnetsko polje će također stvoriti EMF, ali varijablu. Antena će se pretvoriti u induktor, u kojem se EMF energija pretvara u električnu energiju (to je glavni zadatak antene).

Vrijednost induciranog EMF-a u okviru ovisi o tome u u kojem položaju nalazi se struktura u odnosu na ravninu polja. EMF je maksimalan ako je ravnina zavoja konstrukcije usmjerena prema stanici koja radi sa signalom. Ako rotirate antenu oko okomite osi (pogled odozgo), tada će se u jednoj rotaciji pojaviti dva maksimuma i dva minimuma (nulte vrijednosti) EMF-a.

Uzorak zračenja takve antene bit će u obliku beskonačnosti ili osmice.

Uzorak zračenja je grafički prikaz ovisnosti pojačanja o smjeru antene u određenoj ravnini.

Dobitak je količina koja se izračunava kao omjer vrijednosti izlaznog signala i vrijednosti ulaznog signala. Na primjer, omjer izlazne snage prema ulaznoj snazi ili izlaznog napona prema ulaznoj snazi.

Koeficijent usmjerenog djelovanja karakterizira sposobnost antene da usmjeri signal do određene točke. Na primjer, za antenu Pina koja se koristi kao antena za automobil, ovaj je koeficijent Na niskoj razini. Ona emitira val u obliku Thora u svim smjerovima. Ali za usmjerene antene poput periodičnog dnevnika ili zrcala ovaj je koeficijent mnogo veći.

Antena u obliku okvira također ima dobar koeficijent usmjerenja. Ovo svojstvo omogućuje vam upotrebu takvih uređaja u posebnoj opremi poput opreme za lov na lisice.

Značajke dizajna

Veličina induciranog EMF-a uglavnom je određena veličinom antene. Čak i ako je broj zavoja namotanih oko njega značajan, tada će s malim dimenzijama EMF i dalje biti nedovoljan za rad određenih prijemnika.

Ali ako unesete feritne jezgre unutar magnetskih antena, vrijednost EMF-a značajno će se povećati. Jezgra će pridonijeti zatvaranju više linija polja na sebi, odnosno zahvaljujući jezgri, polje će se koncentrirati na antenu, stvarajući snažniji magnetski tok i generirajući značajan EMF.

Jezgra magnetskog materijala

Da biste razumjeli koja jezgra magnetskog materijala treba biti ugrađena u antenu, morate proučiti parametar magnetske propusnosti, koji pokazuje koliko je puta magnetsko polje u određenom materijalu jače od vanjskog polja.

Što je veći indeks magnetske propusnosti, to bolje polje koncentrira ovaj magnetski materijal na sebe.

Jezgra prijemne magnetske antene obično ima pravokutni ili kružni presjek. Prvo, zbog jednostavnosti proizvodnje. Drugo, zbog činjenice da jezgre ovog oblika bolje koncentriraju magnetske linije na sebe.

Potonja činjenica utječe na takav parametar kao što je efektivna magnetska propusnost. Možda se ne podudara s početnom magnetskom propusnošću koja je obično navedena u dokumentaciji jezgre. Ipak, učinkovita magnetska propusnost ovisi o početnoj.

Dakle, efektivna propusnost jezgre ovisi o sljedećim pokazateljima:

• dimenzije jezgre;
• oblik jezgre;
• Početna magnetska propusnost materijala od kojeg je izrađena određena jezgra.

Na primjer, ako uzmemo u obzir jezgre s istom površinom presjeka, ali različite duljine, tada će uzorak koji ima veću duljinu imati veću vrijednost efektivne propusnosti.

Usput, ovisnost efektivne propusnosti o duljini feritne jezgre, na primjer, ima nelinearni karakter. Do neke vrijednosti duljine jezgre, propusnost raste za većinu vrsta ferita, ali onda neki od njih odlaze u zasićenje i rast prestaje. Na primjer, proizvodi s oznakama 1000NN, 600NN i 400NN ne idu dovoljno dugo u zasićenje, za razliku od 100nn i 50VH. To je važno uzmite u obzir prilikom izrade domaće antene.

Učinkovitost antena

Učinkovitost prijemne antene koja reagira na magnetsko polje izravno je povezana s efektivnom visinom. Ovo je visina mjesta točke iz koje izlazi oscilacija koju emitira antena, iznad određene točke Zemljine površine.

Visina djelovanja utječe na EMF proizveden u anteni. Sukladno tome, što je veća njegova vrijednost, to je veći EMF, antena može primati slabije signale.

Što određuje efektivnu visinu antene koja reagira na magnetsku komponentu EMF-a?

1. Od učinkovite propusnosti.
2. Područja presjeka jezgre.
3. Brojevi zavoja zavojnice.
4. Duljine namota koji čine samu zavojnicu.
5. Promjer namota.
6. Radne valne duljine.

Stvarna visina antene bit će veća što su veća prva četiri parametra gornjeg popisa, a manja je i razlika u promjeru jezgre antene i žice namota. Što je valna duljina manja, to je i visina veća.

Zavojnica antene

Iz gore navedenih podataka može se zaključiti o važnosti utjecaja induktora na prijamno-Odašiljačka svojstva bilo koje antene (na primjer, magnetske antene KV raspona) koja reagira na magnetsko polje.

Što je veća kvaliteta induktora, to antena bolje radi. Kvalitativni parametar zavojnice procjenjuje se pomoću njegove kvalitete. Kvaliteta je parametar izračunat kao omjer otpora zavojnice izmjeničnom strujom i otpora induktivnog elementa istosmjernoj struji.

Otpor zavojnice na izmjeničnu struju ovisi i o induktivnosti same zavojnice i o frekvenciji struje. Da biste povećali kvalitetu zavojnice, a s njom i prijemno-Odašiljačka svojstva antene koja reagira na magnetsko polje, možete promijeniti njezin istosmjerni otpor. Na primjer, povećajte promjer dobivenih zavoja zavojnice ili same žice iz koje je namotana.

Antena za FM valove

To je jedna od sorti antena koje reagiraju na magnetsko polje. FM val je signal na frekvenciji od 88 do 108 MHz.

Da biste napravili takav dizajn, trebat će vam:

• pričvršćivači na koje će se instalirati antena (na primjer, cijev);
• feritna jezgra koja se može staviti na strukturu (na cijev);
• bakrena žica za namotavanje i kontakte;
• spojne igle za spajanje antene na prijemni uređaj;
• bakrena folija.

Prije namotavanja zavojnice potrebno ju je izolirati od jezgre električnom trakom ili papirom namotanim na ferit. Zatim se na izolaciju postavlja sloj folije. Preklapa zavoj od 1 cm i izoliran je na području preklapanja istom električnom trakom, na primjer. Tako se stvara zaslon FM antene, na koji se zatim namotava 25 zavoja koji tvore zavojnicu, s terminalima na 7., 12. i 25. okretu.

Odozgo je namot prekriven sličnim folijskim zaslonom. Ekrani – vanjski i unutarnji - međusobno povezani.

Krajevi žice namota trebaju biti raspoređeni u spojne kontakte. Zaključci iz 12. i 25. okreta moraju biti spojeni na prijemnik, a od 7. okreta-na zemlju.

Antena tipa petlje

Pomoću koaksijalnog kabela i nekoliko dodatnih uređaja možete napraviti ovu antenu koja može raditi s različitim frekvencijskim rasponima. Sve ovisi o dimenzijama konstrukcije. Na temelju ovog uređaja možete stvoriti UHF antenu.

Može se koristiti za prijenos signala na udaljenosti do 80 m, a njegove prednosti uključuju jednostavnost izrade i ugradnje, kao i visoku stabilnost prijenosa signala.

Što materijali za trebat će vam stvaranje petljaste antene?

1. Koaksijalni kabel.
2. Drveni blokovi.
3. Kondenzator čiji je kapacitet 100 PF.
4. Koaksijalni priključak.

Da bi antena radila stabilno, potrebno je osigurati stabilnost kondenzatora, odnosno izolirati ga od mehaničkih, vremenskih i drugih utjecaja.

Antena je petlja kabela spojenog na kondenzator. Može raditi s mnogim frekvencijskim rasponima. Na primjer, s KV rasponom. Što je veće područje petlje (bolje ako je okruglog oblika), veća je pokrivenost primljenog signala.

Konstrukcija je montirana na drveni stalak izrađen od šipki. Kako spojiti antenu? Pomoću koaksijalnog konektora spojenog na olovnu žicu.

Također, odgovarajući transformator ponekad je uključen u krug.

Internet standard

Na temelju antene koja reagira na magnetske valove, oni stvaraju uređaje za primanje signala i-standarda, koji se koristi u mobilnim komunikacijama.

Mnogi radioamateri samostalno sastavljaju magnetske TV antene i instaliraju ih tamo gdje je stanični signal slabo primljen. Na primjer, u vikendicama.

Antenu za rad uz standard komunikacije, možete biti izrađeni od plastične cijevi za vodu, jednostranog folijskog stakloplastike (debljina-1,5-2 mm, Širina-10 mm) i bakrene žice (promjer-1,5-2,5 mm).

Format antene-periodični zapis. Takva domaća antena ima veliko pojačanje i uski uzorak zračenja.

Zatim morate spojiti antenske vibratore (narezanu žicu) na sabirne linije (dvije trake od stakloplastike). Vibratori se moraju lemiti na svaku sabirnu liniju, a zatim se linije međusobno povezuju pomoću koaksijalnog kabela. Linije su fiksirane na plastičnoj cijevi.

Kako spojiti ovu vrstu antene? Kabelski izlaz može se spojiti na opterećenje u obliku TV uređaja.

Izlaz

Dakle, sastavljanje vlastite antene koja reagira na magnetsku komponentu EMF-a uopće nije teško. Dovoljno je slijediti sve gore opisane preporuke i uzeti u obzir elektromagnetske značajke različitih materijala.

Štoviše, za stvaranje takvog dizajna nije potrebno posebno znanje. Dovoljne su osnovne informacije o fizičkim procesima koji se odvijaju u različitim elementima, poput induktora.