Një sinjal që përmban informacione të dobishme mund të krijohet duke përdorur një gjenerator. Fuqia e tij mund të rritet me ndihmën e një përforcuesi dhe të transmetohet në një distancë të konsiderueshme te një korrespondent tjetër. Sinjali transmetohet nga një antenë.
Antena është një pajisje që konverton një valë elektromagnetike në një sinjal elektrik në një frekuencë të caktuar në rrugën e marrjes, si dhe konvertimin e kundërt në rrugën e transmetimit.
Ka shumë lloje antenash. Ato mund të klasifikohen sipas dizajnit ose sipas parimit të funksionimit, për shembull. Në rastin e fundit, dallohen antenat elektrike dhe magnetike. Të parët kontrollohen nga komponenti elektrik i fushës elektromagnetike (më tej referuar si EMF), dhe të dytat, përkatësisht, nga ai magnetik.
Ky artikull do të fokusohet në antenën magnetike, dizajnin e saj, si dhe parimin e funksionimit.
Valët e radios
Të gjitha antenat punojnë me një gamë të caktuar valësh. Valët mund të klasifikohen sipas gjatësisë ose frekuencës. Duhet të theksohet se gjatësia është në përpjesëtim të zhdrejtë me frekuencën.
Më poshtë është një tabelë e korrespondencës midis llojeve të valëve të radios dhe parametrave të tyre të gjatësisë dhe frekuencës.
| Lloji i valëve | Gjatesia valore, m | Frekuenca |
| Extra Long | 105-104 | 3-30 kHz |
| Long | 104-103 | 30-300 kHz |
| Mesatar | 103-102 | 300 kHz - 3 MHz |
| Short | 100-10 | 3-30 MHz |
| Metër | 10-1 | 30-300MHz |
| Decimetra | 1-0, 1 | 300 MHz – 3 GHz |
| Centimetri | 0, 1-0, 01 | 3-30GHz |
| Milimeter | 0, 01-0, 001 | 30-300GHz |
Shpesh emrat e valëve zëvendësohen nga emrat e diapazonit. Për shembull, brezi i valës së shkurtër quhet brezi HF.
Valët metër, decimetër, centimetër dhe milimetër përfshihen në diapazonin VHF - valë ultra të shkurtra. Pajisjet që funksionojnë me valë decimetër quhen antena UHF (në tekstin e mëtejmë - për analogji).
Aplikacion
Lloji i antenave që i përgjigjen komponentit magnetik të fushës ka gjetur njëaplikim në çdo lloj industrie për shkak të dimensioneve të vogla dhe vetive marrës-transmetuese. Dizajni i tyre shpesh është vërtet shumë i thjeshtë dhe është një antenë me shufër (shpesh përdoret si antenë për një makinë), e cila është e vogël në krahasim, për shembull, me antenat logaritmike. Lloji i fundit i antenës gjendet shpesh në ndërtesat e banimit, ku ato ofrojnë transmetime televizive.
Përparësia kryesore e antenave magnetike është imuniteti ndaj ndërhyrjeve elektrike. Fakti i fundit i lejon ato të përdoren në çdo qytet ku ka një përqendrim të lartë të sinjaleve elektrike.
Dizajn
Antena magnetike më e thjeshtë përmban:
- core;
- induktor;
- kornizë spirale.
Një kornizë vendoset në bërthamë dhe një induktor është mbështjellë në kornizë.
Bërthama e një antene të tillë është bërë nga materiali magnetik. Më shpesh nga ferriti, i cili ka veti të mira magnetike, të cilat do të diskutohen më vonë.
Perdredha është bërë nga një material përçues si bakri, ndërsa korniza është bërë nga një material izolues për të shmangur kontaktet e panevojshme midis kthesave të spirales dhe bërthamës.
Në fakt, rezulton se antena magnetike është një mbytje tipike, e njohur për çdo radio amator apo person që lidhet edhe indirekt me elektronikën.
Teoria e fushës
Për të kuptuar parimin e funksionimit të një antene të tillë, duhet të përsërisni bazëninformacion për gjithçka që lidhet me transmetimin e sinjaleve në distancë.
Së pari, fusha elektromagnetike, siç nënkupton edhe emri, përfshin dy komponentë - magnetik dhe elektrik, të cilët janë të lidhur në mënyrë të pazgjidhshme, dhe rrafshet e këtyre fushave (nëse flasim, duke lënë mënjanë detajet terminologjike) janë pingul me njëri-tjetrin.
Së dyti, drejtimi i përhapjes së kësaj fushe përcaktohet nga vektori i shpejtësisë, i cili është pingul si me vektorin e intensitetit elektrik (induksion) ashtu edhe me vektorin e intensitetit magnetik (induksionit) në hapësirën tredimensionale.
Pse mund të zëvendësohet vektori i intensitetit me vektorin e induksionit? Sepse vlerat e këtyre parametrave karakterizojnë në mënyrë të barabartë fushën e një lloji ose një tjetër dhe janë proporcionale me njëra-tjetrën.
Parimi i funksionimit të antenës në formë L
Lëkundjet (ato transmetohen nga antena) lëshohen nga çdo objekt: si një shkop druri ashtu edhe një tel metalik. I vetmi ndryshim është se metali e përcjell më mirë elektricitetin, kështu që vibrimet e lëshuara nga teli janë më të dukshme.
Prandaj, antena më e thjeshtë mund të montohet nga një pjesë e përforcimit. Do të dalë antena në formë L e njohur për të gjithë. Nën veprimin e një fushe elektromagnetike, në armaturë induktohet një forcë elektromotore, e cila është në një farë mënyre (duke përjashtuar detajet teorike) shkaku i lëkundjeve, si dhe baza për përforcimin e sinjalit.
Metali është një material me veti të mira elektrike. Kjo është arsyeja pse një forcë elektromotore (EMF) induktohet në armaturë. Rrjedhimisht,antena në formë L e komponentit elektrik të fushës kontrollohet.
Parimi i funksionimit të një antene që i përgjigjet një fushe magnetike
Logjikisht, nëse antena metalike në formë L i përgjigjet komponentit elektrik të fushës, atëherë antena magnetike i përgjigjet komponentit magnetik të fushës elektromagnetike. Për shkak të këtij fakti, pajisja mori emrin e saj.
Një antenë, natyrisht, mund të bëhet nga një pjesë gjatësore e një ferromagneti, por është më efikase t'i jepet këtij materiali formën e një kornize.
Në këtë dizajn, fusha magnetike do të krijojë gjithashtu një EMF, por një ndryshore. Antena do të kthehet në një induktor, në të cilin energjia EMF shndërrohet në energji elektrike (kjo është detyra kryesore e antenës).
Vlera e EMF-së së induktuar në kornizë varet nga pozicioni i strukturës në raport me rrafshin e fushës. EMF është maksimal nëse rrafshi i mbështjelljeve të strukturës drejtohet në stacionin që funksionon me sinjal. Nëse e rrotulloni antenën rreth boshtit vertikal (pamja nga lart), atëherë me një rrotullim ajo do të ketë dy maksimum dhe dy minimale (vlera zero) të EMF.
Modeli i rrezatimit të një antene të tillë do të jetë në formën e pafundësisë ose figurës tetë.
Modeli i rrezatimit është një paraqitje grafike e varësisë së fitimit nga drejtimi i antenës në një plan të caktuar.
Gain është një vlerë e llogaritur si raport i vlerës së sinjalit të daljes me vlerën e sinjalit hyrës. Për shembull, raporti i fuqisë dalëse ndaj hyrjesfuqia ose tensioni i daljes në hyrje.
Faktori i drejtimit karakterizon aftësinë e një antene për të drejtuar një sinjal në një pikë specifike. Për shembull, për një antenë pin që përdoret si antenë për një makinë, ky koeficient është në një nivel të ulët. Rrezaton një valë në formë torusi në të gjitha drejtimet. Por për antenat e drejtuara si log-periodike ose reflektuese, ky koeficient është shumë më i lartë.
Antena në formën e një kornize gjithashtu ka një drejtim të mirë. Kjo veçori lejon përdorimin e pajisjeve të tilla në pajisje speciale si pajisjet e gjuetisë së dhelprave.
Veçoritë e projektimit
Madhësia e EMF-së së induktuar përcaktohet kryesisht nga madhësia e antenës. Edhe nëse numri i kthesave të plagosur në të është i rëndësishëm, atëherë me dimensione të vogla, vlera e EMF do të jetë ende e pamjaftueshme për funksionimin e marrësve të caktuar.
Por nëse futni bërthama ferriti brenda antenave magnetike, vlera e EMF do të rritet ndjeshëm. Bërthama do të kontribuojë në mbylljen e më shumë linjave të fushës në vetvete, domethënë, falë bërthamës, fusha do të përqendrohet në antenë, duke krijuar një fluks magnetik më të fuqishëm dhe duke gjeneruar një EMF të rëndësishëm.
Bërthama magnetike
Për të kuptuar se cila bërthamë magnetike duhet të instalohet në antenë, duhet të studioni parametrin e përshkueshmërisë magnetike, i cili tregon se sa herë fusha magnetike në një material të caktuar është më e fortë se fusha e jashtme.
Sa më e lartë të jetë normapërshkueshmëria, aq më mirë materiali magnetik e përqendron fushën në vetvete.
Bërthama e antenës magnetike marrëse zakonisht ka një seksion drejtkëndor ose të rrumbullakët. Së pari, për shkak të lehtësisë së prodhimit. Së dyti, për faktin se bërthamat e kësaj forme përqendrojnë më mirë linjat magnetike në vetvete.
Fakti i fundit ndikon në një parametër të tillë si përshkueshmëria magnetike efektive. Mund të mos përkojë me përshkueshmërinë fillestare magnetike, e cila zakonisht tregohet në dokumentacionin për bërthamën. Megjithatë, përshkueshmëria efektive varet nga ajo fillestare.
Kështu, përshkueshmëria efektive e bërthamës varet nga treguesit e mëposhtëm:
- dimensionet kryesore;
- formë bërthamore;
- përshkueshmëria fillestare magnetike e materialit nga i cili është bërë kjo bërthamë.
Për shembull, nëse marrim parasysh bërthamat me të njëjtën zonë të prerjes kryq, por me gjatësi të ndryshme, atëherë një kampion me një gjatësi më të madhe do të ketë një vlerë më të madhe të përshkueshmërisë efektive.
Meqë ra fjala, varësia e përshkueshmërisë efektive nga gjatësia e një bërthame ferriti, për shembull, është jolineare. Deri në një vlerë të caktuar të gjatësisë së bërthamës, përshkueshmëria rritet për shumicën e klasave të ferritit, por më pas disa prej tyre kalojnë në ngopje dhe rritja ndalon. Për shembull, produktet me shenja 1000НН, 600НН dhe 400НН nuk kalojnë në ngopje për një kohë të gjatë, ndryshe nga 100НН dhe 50ВЧ. Kjo është e rëndësishme të merret parasysh kur krijoni një antenë shtëpiake.
Efiçenca e antenës
Efiçenca e një antene marrëse që i përgjigjet një fushe magnetike,lidhet drejtpërdrejt me lartësinë aktuale. Kjo është lartësia e pikës nga e cila del lëkundja e emetuar nga antena, mbi një pikë të caktuar në sipërfaqen e tokës.
Lartësia aktuale ndikon në EMF të gjeneruar në antenë. Prandaj, sa më e lartë të jetë vlera e saj, aq më i madh është EMF, aq më të dobëta sinjale mund të marrë antena.
Çfarë përcakton lartësinë efektive të antenës që i përgjigjet komponentit magnetik të EMF?
- Nga përshkueshmëria efektive.
- Zona e seksionit të bërthamës.
- Numri i rrotullimeve të spirales.
- Gjatësia e mbështjelljes që përbën vetë spiralen.
- Diametri i mbështjelljes.
- Gjatesia valore operative.
Lartësia efektive e antenës do të jetë sa më e lartë, aq më të mëdha janë katër parametrat e parë të listës së mësipërme, si dhe sa më i vogël të jetë diferenca midis diametrave të bërthamës së antenës dhe telit të mbështjelljes. Sa më e shkurtër të jetë gjatësia e valës, aq më e lartë është edhe lartësia.
spiralja e antenës
Nga të dhënat e mësipërme, mund të konkludojmë për rëndësinë e ndikimit të induktorit në vetitë marrëse dhe transmetuese të çdo antene (për shembull, një antenë magnetike HF) që i përgjigjet një fushe magnetike.
Sa më e lartë të jetë cilësia e induktorit, aq më mirë funksionon antena. Parametri i cilësisë së spirales vlerësohet duke përdorur faktorin e tij të cilësisë. Faktori i cilësisë është një parametër i llogaritur si raporti i rezistencës së spirales ndaj AC ndaj rezistencës së elementit induktiv ndaj DC.
Rezistenca e një bobine AC varet nga të dyjainduktiviteti i vetë spirales dhe frekuenca e rrymës. Për të rritur faktorin e cilësisë së spirales, dhe bashkë me të vetitë transmetuese-marrëse të antenës që i përgjigjet një fushe magnetike, mund të ndryshoni rezistencën e saj ndaj rrymës direkte. Për shembull, për të rritur diametrin e kthesave që rezultojnë të spirales ose vetë telit, nga i cili është mbështjellë.
Antenë FM
Kjo është një lloj antene që i përgjigjet një fushe magnetike. Vala FM është një sinjal me një frekuencë midis 88 dhe 108 MHz.
Për të bërë këtë dizajn, do t'ju duhet:
- mbërthyes mbi të cilët do të instalohet antena (për shembull, një tub);
- bërthama ferrit që mund të vendoset në strukturë (në tub);
- tel bakri për dredha-dredha dhe kontakte;
- kunjat lidhëse për lidhjen e antenës me pajisjen marrëse;
- fletë bakri.
Para mbështjelljes së spirales, është e nevojshme ta izoloni atë nga bërthama me shirit elektrik ose letër të mbështjellë rreth ferritit. Më pas mbi izolim vendoset një shtresë petë. Mbivendos një kthesë prej 1 cm dhe izolohet në zonën e mbivendosjes duke përdorur të njëjtin shirit elektrik, për shembull. Kështu krijohet ekrani i antenës FM, mbi të cilin më pas mbështillen 25 kthesa, duke formuar një spirale, me priza në kthesat e 7-të, 12-të dhe 25-të.
Nga lart, mbështjellja është e mbuluar me një ekran të ngjashëm me fletë metalike. Ekranet - të jashtëm dhe të brendshëm - janë të ndërlidhur.
Skajet e telit të mbështjelljes duhet të vendosen në kontaktet lidhëse. Përfundimet nga kthesat e 12-të dhe 25-të duhet të lidhen me marrësin, dhe nga kthesa e 7-të - me tokën.
Antenë lakore
Me ndihmën e një kablloje koaksiale dhe disa aksesorëve, mund ta bëni këtë antenë, e cila mund të funksionojë me breza të ndryshëm frekuencash. E gjitha varet nga dimensionet e strukturës. Në bazë të kësaj pajisjeje, mund të krijoni një antenë UHF.
Mund të përdoret për të transmetuar një sinjal në një distancë deri në 80 m dhe avantazhet e tij përfshijnë lehtësinë e prodhimit dhe instalimit, si dhe stabilitetin e lartë të transmetimit të sinjalit.
Çfarë materialesh ju nevojiten për të bërë një antenë me unazë?
- kabllo koaksiale.
- Shifare druri.
- Një kondensator me një kapacitet prej 100pF.
- Lidhës koaksial.
Që antena të funksionojë në mënyrë të qëndrueshme, është e nevojshme të sigurohet qëndrueshmëria e kondensatorit, domethënë të izolohet nga ndikimet mekanike, moti dhe ndikimet e tjera.
Antena është një lak kablli i lidhur me një kondensator. Mund të funksionojë me shumë diapazon frekuencash. Për shembull, me brezin HF. Sa më e madhe të jetë zona e lakut (më mirë nëse është e rrumbullakët), aq më i madh është mbulimi i sinjalit të marrë.
Dizajni është montuar në një stendë druri të bërë me shufra. Si të lidhni një antenë? Me një lidhës koaksial të lidhur me telin e daljes.
Gjithashtu, një transformator që përputhet ndonjëherë përfshihet në qark.
Standardi GSM
Bazuar në një antenë që i përgjigjet valëve magnetike, pajisjet janë krijuar për të marrë një sinjal të standardit GSM,e cila përdoret në komunikimet celulare.
Shumë radioamatorë montojnë në mënyrë të pavarur antenat magnetike GSM dhe i instalojnë ato aty ku sinjali celular nuk merret mirë. Për shembull, në dacha.
Një antenë për të punuar me standardin e komunikimit GSM mund të bëhet nga një tub plastik uji, tekstil me fije qelqi me fletë të njëanshme (trashësia - 1,5-2 mm, gjerësia - 10 mm) dhe tela bakri (diametri - 1,5-2, 5 mm).
Formati i antenës është periodik log. Një antenë e tillë e bërë në shtëpi ka një fitim të lartë dhe një model të ngushtë rrezatimi.
Më pas, duhet të lidhni vibratorët e antenës (teli i prerë) me linjat grumbulluese (dy shirita tekstil me fije qelqi). Vibratorët duhet të bashkohen në secilën linjë grumbullimi, dhe më pas linjat lidhen me njëra-tjetrën duke përdorur një kabllo koaksiale. Linjat janë të fiksuara në një tub plastik.
Si të lidhni këtë lloj antene? Priza e kabllove mund të lidhet me një ngarkesë në formën e një pajisjeje televizori.
Përfundim
Kështu, nuk është aspak e vështirë të montoni antenën tuaj që i përgjigjet komponentit magnetik të EMF. Mjafton të ndiqni të gjitha rekomandimet që janë përshkruar më sipër dhe të merrni parasysh karakteristikat elektromagnetike të materialeve të ndryshme.
Për më tepër, nuk nevojiten njohuri të veçanta për të krijuar një strukturë të tillë. Informacioni bazë në lidhje me proceset fizike që ndodhin në elementë të ndryshëm, si një induktor, është i mjaftueshëm.
