Antena spiral: jenis dan foto

2024 Pengarang: Leah Sherlock | [email protected]. Terakhir diubah: 2023-12-17 05:39

Antena spiral termasuk dalam kelas antena gelombang berjalan. Rentang operasi utamanya adalah desimeter dan sentimeter. Itu milik kelas antena permukaan. Elemen utamanya adalah spiral yang terhubung ke garis koaksial. Spiral menciptakan pola radiasi berupa dua lobus yang dipancarkan sepanjang porosnya ke arah yang berbeda.

Antena spiral berbentuk silinder, datar, dan kerucut. Jika lebar jangkauan operasi yang diperlukan adalah 50% atau kurang, maka antena berbentuk heliks silinder. Heliks kerucut menggandakan jangkauan penerimaan dibandingkan dengan yang silinder. Dan yang datar sudah memberikan keuntungan dua puluh kali lipat. Yang paling populer untuk penerimaan dalam rentang frekuensi VHF adalah antena radio silinder dengan polarisasi melingkar dan penguatan sinyal keluaran tinggi.

Perangkat antena

Bagian utama dari antena adalah konduktor melingkar. Di sini, biasanya, kawat tembaga, kuningan atau baja digunakan. Pengumpan terhubung dengannya. Ini dirancang untuk mengirimkan sinyal dari helix ke jaringan (penerima) dan sebaliknya (pemancar). Pengumpan adalah tipe terbuka dan tertutup. Pengumpan tipe terbuka adalahpemandu gelombang tanpa pelindung. Tipe tertutup memiliki pelindung khusus terhadap interferensi, yang membuat medan elektromagnetik terlindung dari pengaruh eksternal. Tergantung pada frekuensi sinyal, desain pengumpan berikut ditentukan:

- hingga 3 MHz: jaringan kabel terlindung dan tidak terlindung;

- 3 MHz hingga 3 GHz: kabel koaksial;

- 3GHz hingga 300GHz: pandu gelombang logam dan dielektrik;

- lebih dari 300 GHz: garis kuasi-optik.

Elemen antena lainnya adalah reflektor. Tujuannya adalah untuk memfokuskan sinyal ke helix. Itu dibuat terutama dari aluminium. Dasar antena adalah bingkai dengan konstanta dielektrik rendah, seperti busa atau plastik.

Perhitungan dimensi utama antena

Perhitungan antena spiral dimulai dengan menentukan dimensi utama heliks. Mereka adalah:

- jumlah putaran n;

- sudut belok a;

- diameter spiral D;

- nada spiral S;

- diameter reflektor 2D.

Hal pertama yang harus dipahami ketika merancang antena heliks adalah bahwa itu adalah resonator (penguat) gelombang. Fiturnya adalah impedansi masukan yang tinggi.

Jenis gelombang yang tereksitasi di dalamnya tergantung pada dimensi geometris rangkaian amplifikasi. Putaran spiral yang berdekatan memiliki pengaruh yang sangat kuat pada sifat radiasi. Rasio optimal:

D=λ/π, di mana adalah panjang gelombang,=3, 14

S=0, 25

a=12˚

Karenaadalah nilai yang bervariasi dan tergantung pada frekuensi, maka nilai rata-rata indikator ini dihitung dengan rumus yang diambil dalam perhitungan:

λ min=c/f maks; max=c/f min, dimana c=3×108 m/sec. (kecepatan cahaya) dan f max, f min - parameter maksimum dan minimum dari frekuensi sinyal.

λ cf=1/2(λ min+ max)

n=L/S, di mana L adalah panjang total antena, ditentukan dengan rumus:

L=(61˚/Ω)2 cf, di mana adalah direktivitas antena yang bergantung pada polarisasi (diambil dari buku referensi).

Klasifikasi berdasarkan rentang operasi

Menurut rentang frekuensi utama, transceiver adalah:

1. sempit. Lebar berkas dan impedansi masukan sangat bergantung pada frekuensi. Hal ini menunjukkan bahwa antena dapat beroperasi tanpa retuning hanya pada spektrum panjang gelombang yang sempit, kira-kira 10% dari bandwidth relatif.

2. Jangkauan luas. Antena tersebut dapat beroperasi pada spektrum frekuensi yang luas. Tetapi parameter utama mereka (SOI, pola radiasi, dll.) masih bergantung pada perubahan panjang gelombang, tetapi tidak sebanyak yang sempit.

3. Frekuensi independen. Diyakini bahwa di sini parameter utama tidak berubah ketika frekuensi berubah. Antena ini memiliki wilayah aktif. Ia memiliki kemampuan untuk bergerak di sepanjang antena tanpa mengubah dimensi geometrisnya, tergantung pada perubahan panjang gelombang.

Yang paling umum adalah antena heliks tipe kedua dan ketiga. Tipe pertama digunakan ketikapeningkatan "kejelasan" sinyal pada frekuensi tertentu diperlukan.

Antena buatan sendiri

Industri ini menawarkan berbagai macam antena. Berbagai harga dapat bervariasi dari beberapa ratus hingga beberapa ribu rubel. Ada antena untuk televisi, penerimaan satelit, telepon. Tetapi Anda dapat membuat antena spiral dengan tangan Anda sendiri. Tidak sesulit itu. Antena Wi-Fi heliks sangat populer.

Mereka sangat relevan ketika diperlukan untuk memperkuat sinyal dari router di beberapa rumah besar. Untuk melakukan ini, Anda memerlukan kawat tembaga dengan penampang 2-3 mm 2 dan panjang 120 cm, perlu membuat 6 putaran dengan diameter 45 mm. Untuk melakukan ini, Anda dapat menggunakan tabung dengan ukuran yang sesuai. Pegangan sekop sangat pas (diameternya hampir sama). Kami melilitkan kawat dan mendapatkan spiral dengan enam putaran. Kami menekuk ujung yang tersisa sedemikian rupa sehingga melewati tepat melalui sumbu spiral, "mengulanginya". Kami meregangkan bagian sekrup sehingga jarak antara belokan berada dalam 28-30 mm. Kemudian kita lanjutkan ke pembuatan reflektor.

Untuk ini, sepotong aluminium berukuran 15 × 15 cm dan tebal 1,5 mm bisa digunakan. Dari blanko ini kami membuat lingkaran dengan diameter 120 mm, memotong tepi yang tidak perlu. Bor lubang 2mm di tengah lingkaran. Kami memasukkan ujung spiral ke dalamnya dan menyolder kedua bagian satu sama lain. Antena sudah siap. Sekarang Anda perlu melepas kabel radiasi dari modul antena router. Dan solder ujung kawat denganujung antena keluar dari reflektor.

433 MHz fitur antena

Pertama-tama, harus dikatakan bahwa gelombang radio dengan frekuensi 433 MHz selama perambatannya diserap dengan baik oleh tanah dan berbagai hambatan. Untuk transmisi ulang, digunakan pemancar berdaya rendah. Biasanya, berbagai perangkat keamanan menggunakan frekuensi ini. Ini khusus digunakan di Rusia, agar tidak mengganggu di udara. Antena heliks 433 MHz membutuhkan penguatan keluaran yang lebih tinggi.

Keistimewaan lain dari penggunaan peralatan transceiver tersebut adalah bahwa gelombang dengan kisaran ini memiliki kemampuan untuk menambahkan fase gelombang langsung dan gelombang pantul dari permukaan. Ini dapat meningkatkan kekuatan sinyal atau melemahkannya. Dari penjelasan di atas, kita dapat menyimpulkan bahwa pilihan penerimaan "terbaik" tergantung pada pengaturan individu dari posisi antena.

Antena 433 MHz buatan sendiri

Mudah membuat antena heliks 433 MHz dengan tangan Anda sendiri. Dia sangat kompak. Untuk melakukan ini, Anda memerlukan sepotong kecil kawat tembaga, kuningan atau baja. Anda juga dapat menggunakan kawat saja. Diameter kawat harus 1 mm. Kami memutar 17 putaran pada mandrel dengan diameter 5 mm. Kami meregangkan heliks sehingga panjangnya 30 mm. Dengan dimensi ini, kami menguji antena untuk penerimaan sinyal. Dengan mengubah jarak antara belokan, dengan meregangkan dan mengompresi heliks, kami mencapai kualitas sinyal yang lebih baik. Namun perlu Anda ketahui bahwa antena seperti ini sangat sensitif terhadap berbagai objek,didekatkan dengannya.

antena penerima UHF

Antena heliks UHF diperlukan untuk menerima sinyal televisi. Berdasarkan desainnya, mereka terdiri dari dua bagian: reflektor dan spiral.

Lebih baik menggunakan tembaga untuk heliks - memiliki resistansi yang lebih kecil dan, oleh karena itu, lebih sedikit kehilangan sinyal. Rumus untuk perhitungannya:

- total panjang spiral L=30000/f, di mana f- frekuensi sinyal (MHz);

- nada heliks S=0,24 L;

- diameter kumparan D=0, 31/L;

- diameter kawat spiral d 0,01L;

- diameter reflektor 0,8 nS, di mana n- jumlah putaran;

- jarak ke layar H=0, 2 L.

Keuntungan:

K=10×lg(15(1/L)2nS/L)

Cangkir reflektor terbuat dari aluminium.

Peralatan transceiver jenis lain

Antena berbentuk kerucut dan heliks datar lebih jarang digunakan. Hal ini disebabkan sulitnya pembuatannya, meskipun memiliki karakteristik terbaik dalam hal transmisi dan penerimaan sinyal. Radiasi pemancar tersebut dibentuk tidak oleh semua belokan, tetapi hanya oleh mereka yang panjangnya mendekati panjang gelombang.

Pada antena datar, garis heliks dibuat dalam bentuk garis dua kawat yang dipilin menjadi spiral. Dalam hal ini, belokan yang berdekatan dieksitasi dalam fase dalam mode gelombang berjalan. Ini mengarah pada fakta bahwa medan radiasi dengan polarisasi melingkar dibuat ke arah sumbu antena, memungkinkan Anda untuk membuat pita frekuensi yang lebar. Ada antena datar dengan apa yang disebut spiralArchimedes. Bentuk kompleks ini memungkinkan peningkatan yang signifikan dalam rentang frekuensi transmisi dari 0,8 menjadi 21 GHz.

Perbandingan antena heliks dan sangat terarah

Perbedaan utama antara antena heliks dan antena terarah adalah ukurannya yang lebih kecil. Ini membuatnya lebih ringan, yang memungkinkan pemasangan dengan sedikit usaha fisik. Kerugiannya adalah rentang frekuensi terima dan transmisi yang lebih sempit. Ia juga memiliki pola radiasi yang lebih sempit, yang membutuhkan "pencarian" untuk posisi terbaik di ruang angkasa untuk penerimaan yang memuaskan. Keuntungannya yang tidak diragukan adalah kesederhanaan desain. Nilai tambah yang besar adalah kemampuan untuk menyetel antena dengan mengubah nada koil dan panjang total spiral.

Antena Pendek

Untuk resonansi yang lebih baik di antena, panjang "memanjang" bagian heliks harus sedekat mungkin dengan nilai panjang gelombang. Tetapi tidak boleh kurang dari panjang gelombang (λ). Dengan demikian, dapat mencapai hingga 11 m. Hal ini berlaku untuk pita HF. Dalam hal ini, antena akan terlalu panjang, yang tidak dapat diterima. Salah satu cara untuk menambah panjang konduktor adalah dengan memasang koil ekstensi di dasar penerima. Pilihan lain adalah memasukkan jalur tuner ke sirkuit. Tugasnya adalah mencocokkan sinyal keluaran pemancar stasiun radio dengan antena di semua frekuensi operasi. Berbicara dalam bahasa sederhana, tuner bertindak sebagai penguat untuk sinyal yang masuk dari penerima. Skema ini digunakan pada antena mobil, dimana ukuran elemen yang menerima gelombang radio sangat penting.

Kesimpulan

Antena spiral telah menjadi sangat populer di banyak bidang komunikasi elektronik. Berkat mereka, komunikasi seluler dilakukan. Mereka juga digunakan di televisi dan bahkan dalam komunikasi radio luar angkasa. Salah satu perkembangan yang menjanjikan untuk mengurangi ukuran antena adalah penggunaan reflektor kerucut, yang memungkinkan untuk menambah panjang panjang gelombang penerima dibandingkan dengan reflektor konvensional. Namun, ada juga kekurangannya, yang dinyatakan dalam penurunan spektrum frekuensi operasi. Juga contoh yang menarik adalah antena heliks kerucut "dua arah", yang memungkinkan Anda untuk bekerja dalam spektrum frekuensi yang luas, karena pembentukan diafragma directional isotropik. Ini karena saluran listrik dalam bentuk kabel dua kawat memberikan perubahan impedansi yang mulus.