Utilizzo: nella tecnologia delle antenne. L'essenza dell'invenzione: vengono fornite relazioni per determinare il diametro del conduttore di una spirale cilindrica a principio singolo che trasporta corrente, il numero delle sue spire, l'angolo di avvolgimento e la lunghezza della spira. 1z. p.f-ly, 3 ill. 1 tavolo

L'invenzione riguarda la tecnologia delle antenne e in particolare le antenne multigiro a spirale cilindrica con polarizzazione ellittica e circolare della radiazione e possono essere utilizzate nei sistemi di comunicazione spaziale nelle gamme di lunghezze d'onda del metro, del decimetro e del centimetro, in particolare nei riflettori dei radiotelescopi a specchio , in antenne a schiera di fase e così via. L'attuale stato dell'arte in questo campo è caratterizzato dall'uso diffuso di antenne di radiazione assiale elicoidale cilindriche. La soluzione tecnica classica in questo settore è un'antenna di radiazione assiale elicoidale cilindrica, costituita da un'elica cilindrica attiva situata sopra uno schermo metallico (vedere Antenne e dispositivi a microonde. Calcolo e progettazione di schiere di antenne ed elementi radianti. A cura del professor D. I. Voskresensky. M Radio sovietica, 1972, p.241, Fig. 9.5b). In tale antenna predomina un'onda di corrente di tipo T 1, la cui velocità di fase è inferiore alla velocità della luce. Nell'antenna indicata, il diametro del disco schermo è considerato uguale a (0,9-11) e il diametro del filo a spirale (0,03-0,05) sr, dove sr è la lunghezza d'onda media di un dato intervallo (vedere il fonte citata, p. 256). La larghezza del diagramma di radiazione dell'antenna, a causa delle caratteristiche di progettazione indicate e delle caratteristiche di propagazione dell'onda di corrente viaggiante, calcolata al livello di metà potenza (vedi ibid., p. 248) di solito non supera i 60 o, il che restringe il campo area di ricezione e trasmissione di segnali di alta qualità, ad esempio, lo specchio alimenta le antenne Le antenne elicoidali cilindriche note, di regola, vengono calcolate tenendo conto delle raccomandazioni di cui sopra, che impongono queste limitazioni. È nota un'antenna elicoidale contenente un'elica cilindrica a singolo conduttore installata sopra uno schermo metallico, una guida d'onda coassiale, il cui conduttore esterno è collegato allo schermo, e il conduttore interno è collegato all'inizio di un'elica cilindrica a singolo filamento. (vedi A.S.URSS N 1246196, classe H 01 Q 11/88, pubblicato il 23.07.86). Il tubo di supporto dielettrico esistente con spessore variabile nell'antenna nota rallenta e riduce l'intensità delle onde di corrente viaggianti, impedendo così un aumento dell'ampiezza del diagramma di radiazione. E la scelta proposta delle relazioni tradizionali per il calcolo del progetto, in particolare del diametro del conduttore a spirale, non offre la possibilità di aumentare significativamente l'ampiezza del diagramma di radiazione. In una nota antenna elicoidale contenente un'elica attiva collegata ad un alimentatore e posta sopra uno schermo metallico (vedi. COME. URSS N 1626294, classe. H 01 Q 3/24, pubbl. 7.02.92), è possibile una leggera variazione, compreso un aumento, dell'ampiezza del diagramma di radiazione dell'antenna (DP) a causa del riscaldamento del dielettrico attivo e delle variazioni della sua costante dielettrica. Tuttavia, l'uso di una spirale che riscalda il dielettrico con correnti a bassa frequenza, da un lato, complica la progettazione dell'antenna e, dall'altro, porta alla distorsione del modello e ad un aumento del livello dei lobi laterali. Le possibilità di espandere lo schema sono insignificanti, poiché la scelta degli elementi strutturali si basa su approcci tradizionali e la variazione della costante dielettrica non può essere effettuata entro ampi limiti, e questo parametro non è decisivo per il progetto e le sue caratteristiche, in particolare , la larghezza del motivo. È noto che l'ampiezza della figura a metà livello di potenza ad una lunghezza d'onda fissa è determinata principalmente dalla lunghezza della spira della spirale e dal passo della spirale cilindrica (vedi, ad esempio, il citato libro edito da D.I. Voskresensky, p. 248). L'influenza di altri parametri di progettazione di una spirale cilindrica, in particolare dello spessore del conduttore, è stata scarsamente studiata. Si presuppone che il conduttore debba essere sufficientemente sottile da non tenere conto dell'influenza del suo spessore sui rapporti di progettazione e, allo stesso tempo, il conduttore deve essere rigido e resistente in modo da non violare l'integrità della struttura e mantenere la sua forma e forza. Pertanto, nell'articolo di K. K. S. Jamwal e altri, "Analisi del design di antenne elicoidali con guadagno ottimizzato per una banda di frequenza in banda X", si consiglia di selezionare il diametro del conduttore dell'elica pari a 0,017), dove è la lunghezza d'onda (vedi K. K. S. Jamwal e Renu Vakil. Analisi di progettazione di antenne elicoidali ottimizzate per il guadagno per frequenze in banda X. // Microwave Jornal, 1985, settembre, pp. 177-183). Per le antenne cilindriche elicoidali multigiro nell'intervallo decimale, il diametro minimo del conduttore in frazioni di lunghezza d'onda può essere selezionato come 0,005. Un'antenna ad elica cilindrica, che utilizza un conduttore di spessore specificato, è realizzata sotto forma di un'elica cilindrica collegata all'alimentatore e posizionata sopra uno schermo riflettente. Il diametro minimo consigliato del conduttore elicoidale è una caratteristica decisiva nella scelta dell'antenna elicoidale cilindrica specificata come prototipo. L'antenna elicoidale cilindrica nota è multigiro con un numero di spire N maggiore di 6 (6N15), ed un angolo di avvolgimento (elevazione di spira) variabile entro 12 o 15 o, con una lunghezza di spira prossima ed è un'antenna a radiazione assiale. L'analisi dell'antenna nota effettuata nell'articolo indica che la larghezza del suo disegno non supera i 60 o. In questo caso la forma del diagramma di radiazione si differenzia notevolmente dal tipo di settore, che in apparenza è simile al diagramma di radiazione di un emettitore isotropo, che in alcuni casi è preferibile nella tecnologia delle comunicazioni. Con questa soluzione tecnica è stato risolto e risolto per la prima volta il problema di creare un'antenna a spirale cilindrica di radiazione assiale con polarizzazione circolare ed ellittica della radiazione mediante l'uso di conduttori ultrasottili in una spirale cilindrica. Il principale risultato tecnico ottenuto utilizzando la soluzione proposta è quello di aumentare la larghezza del diagramma dell'antenna a metà livello di potenza. Un ulteriore risultato tecnico dell'antenna proposta è quello di ottenere un modello di tipo settoriale, vale a dire vicino nella forma del bordo anteriore al diagramma di radiazione di un emettitore isotropo. Il raggiungimento del risultato tecnico principale è assicurato dal fatto che un'antenna elicoidale cilindrica contenente un'elica cilindrica a conduttore singolo conduttrice di corrente collegata all'alimentatore e posizionata sopra lo schermo riflettente ha un diametro massimo del conduttore trasversale d dell'elica, soddisfacendo la relazione 110 -7 d110 -4, dove è la lunghezza d'onda. Il raggiungimento di un ulteriore risultato tecnico è assicurato dal fatto che l'antenna elicoidale cilindrica ha i seguenti parametri: 3N8.13 o 14.5 o ,0.95L 1.1, 110 -6 d110 -5 dove d, N, , L, rispettivamente, il diametro di il conduttore, il numero di spire, l'angolo di avvolgimento, la lunghezza delle spire della spirale cilindrica e la lunghezza d'onda. L'antenna elicoidale cilindrica proposta implementa una modalità di radiazione assiale con polarizzazione ellittica della radiazione ottenendo al contempo il diagramma di radiazione più ampio possibile. Per la prima volta è stato stabilito teoricamente e sperimentalmente che l'uso di conduttori a spirale cilindrica ultrasottili può aumentare significativamente la larghezza del modello a metà potenza nell'intervallo di lunghezze d'onda da metro a centimetro compreso. È stato stabilito che per spirali cilindriche multigiro con un numero di spire pari ad almeno 3, calcolato per la lunghezza d'onda di corrente di tipo T 1, l'utilizzo di conduttori ultrasottili con diametro pari o inferiore a 110 -4 porta ad un espansione dello schema dell'antenna. Inoltre, per la gamma 3N15.12 o 15 o il modello mantiene il suo aspetto assiale senza una significativa distorsione della forma. Per valori estremi di N(N 1 =3, N k =15), ( 1 =12 o, k =15 o) e L 1, la larghezza del fondo rispetto al prototipo aumenta del 25-40% e la variazione di L da 0, 7 a 1,4 modifica la larghezza del diagramma del 10-12% La tabella seguente illustra la modifica della larghezza del diagramma di un'antenna cilindrica a metà livello di potenza 2 0,5 per N 38, d= 1314,5 o; L (0.951.1) dal diametro d del conduttore a spirale cilindrica, espresso in frazioni della lunghezza d'onda, con il coefficiente di ellitticità della radiazione non inferiore a 0,5. La Figura 1 mostra schematicamente l'antenna elicoidale cilindrica proposta; nella fig. 2 diagramma di radiazione dell'antenna in un sistema di coordinate sferiche (curva 1) a N 6, = 14 o, L = 1, d = 110 -5 in Fig. 3 dipendenza del coefficiente di ellitticità dall'angolo di visione (curva 2) in un cartesiano sistema di coordinate per un'antenna con i parametri indicati in figura 2. Si tenga presente che la forma settoriale del diagramma di radiazione mostrato in FIG. 2 è preservato per i parametri N,, L, d, riportati in tabella nell'intervallo di diametri d=(110 -5 110 -6) Per altri valori di d il fronte RP è curvo e allungato lungo l'asse . L'antenna elicoidale cilindrica proposta (vedi Fig. 1) contiene un'elica cilindrica 1 a conduttore singolo costituita da un conduttore metallico di diametro d= (110 -4 -110 -7), collegata al conduttore centrale dell'alimentatore 2, uno schermo metallico 3, collegato galvanicamente all'avvolgimento di alimentazione. Per mantenere la rigidità della struttura, il conduttore è incollato ad un telaio cilindrico dielettrico radiotrasparente (non mostrato). L'antenna proposta funziona come segue. In una spirale cilindrica alimentata attraverso l'alimentatore 2, viene eccitata un'onda di corrente viaggiante di tipo T 1 di ampiezza decrescente. L'ampiezza dell'onda di corrente viaggiante fino alla fine del secondo giro diminuisce uniformemente di circa 2,5 volte e l'area dalla fine del secondo giro a 0,5 dalla fine della spirale diminuisce di circa 3 volte. A una distanza di 0,5 dalla fine della spirale appare un'onda stazionaria, la cui ampiezza non supera l'ampiezza della corrente alla fine del secondo giro. In questo caso, lungo tutto il conduttore della spirale cilindrica dal punto di eccitazione a 0,5 dall'estremità libera, l'onda di corrente si propaga con una velocità di fase quasi pari alla velocità della luce. Un'onda di corrente viaggiante e un'onda di corrente stazionaria emettono onde elettromagnetiche che, sommandosi nella zona lontana, formano il diagramma di radiazione dell'antenna. A causa della natura decadinte e della propagazione di un'onda di corrente che viaggia alla velocità della luce, si forma uno schema più ampio, in particolare uno schema a settori. Secondo le ben note condizioni di Hansen-Woodyard (vedi, ad esempio, Walter K.H. Travelling wave antenne. A cura di A.F. Chaplin, M. Energy, 1970, p. 448) per la formazione di radiazione altamente direzionale è necessario che nel antenna a onda viaggiante c'era un'onda lenta, cioè c'è stato uno spostamento di fase. Ma nel caso proposto questa condizione non è soddisfatta, poiché un'onda si propaga nel CS lungo un conduttore ultrasottile con una velocità di fase quasi uguale alla velocità della luce. Ciò porta, con un certo rapporto tra i parametri dell'antenna, alla formazione di uno schema sotto forma di un settore con radiazione quasi uniforme. L'antenna elicoidale cilindrica proposta è stata testata sperimentalmente per 1,5 m sr. La dimensione dello schermo metallico era 1,1 sr. La banda larga dell'antenna risultante è del 10%

Acquistare una buona antenna per la tua dacia non è sempre consigliabile. Soprattutto se viene visitata di tanto in tanto. Il punto non è tanto il costo, ma il fatto che dopo un po’ potrebbe non esserci più. Pertanto, molte persone preferiscono realizzare da sole un'antenna per la loro dacia. I costi sono minimi, la qualità è buona. E la cosa più importante è che un'antenna TV può essere realizzata con le proprie mani in mezz'ora o un'ora e poi, se necessario, può essere facilmente ripetuta...

La televisione digitale nel formato DVB-T2 viene trasmessa nella gamma UHF e il segnale digitale è presente oppure no. Se il segnale viene ricevuto, l'immagine è di buona qualità. A causa di ciò. Qualsiasi antenna decimale è adatta per ricevere la televisione digitale. Molti radioamatori hanno familiarità con l'antenna TV, chiamata "zigzag" o "figura otto". Questa antenna TV fai-da-te può essere assemblata letteralmente in pochi minuti.

Per ridurre la quantità di interferenze, dietro l'antenna è posizionato un riflettore. La distanza tra l'antenna e il riflettore viene selezionata sperimentalmente, in base alla "purezza" dell'immagine
Puoi attaccare un foglio di alluminio al vetro e ottenere un buon segnale...
Il tubo o il filo di rame è l'opzione migliore; si piega bene ed è facile da piegare.

È molto semplice da realizzare; il materiale è qualsiasi metallo conduttivo: tubo, asta, filo, striscia, angolo. Nonostante la sua semplicità, lo accetta bene. Sembra due quadrati (rombi) collegati tra loro. Nell'originale dietro il quadrato è presente un riflettore per una ricezione del segnale più affidabile. Ma è più necessario per i segnali analogici. Per ricevere la televisione digitale potete farne a meno o installarla successivamente se la ricezione è troppo debole.

Materiali

Per questa antenna TV fatta in casa, il filo di rame o alluminio con un diametro di 2-5 mm è ottimale. In questo caso, tutto può essere fatto letteralmente in un'ora. Puoi anche utilizzare un tubo, un angolo, una striscia di rame o alluminio, ma avrai bisogno di un qualche tipo di dispositivo per piegare i telai nella forma desiderata. Il filo può essere piegato con un martello, fissandolo in una morsa.

Avrai anche bisogno di un cavo per antenna coassiale della lunghezza richiesta, una spina adatta al connettore della tua TV e una sorta di supporto per l'antenna stessa. Il cavo può essere preso con una resistenza di 75 Ohm e 50 Ohm (la seconda opzione è peggiore). Se stai realizzando un'antenna TV con le tue mani per l'installazione all'aperto, presta attenzione alla qualità dell'isolamento.

Il montaggio dipende da dove appenderete l'antenna per la televisione digitale fatta in casa. Ai piani superiori puoi provare a usarlo come decorazione domestica e appenderlo alle tende. Allora hai bisogno di spilli grandi. Alla dacia o se porti un'antenna TV fatta in casa sul tetto, dovrai fissarla a un palo. In questo caso, cercare elementi di fissaggio adatti. Per funzionare avrai bisogno anche di un saldatore, carta vetrata e/o lima e una lima ad ago.

Hai bisogno di un calcolo?

Per ricevere un segnale digitale, non è necessario contare la lunghezza d'onda. È semplicemente consigliabile rendere l'antenna più a banda larga per ricevere quanti più segnali possibile. Per fare ciò sono state apportate alcune modifiche al disegno originale (nella foto sopra) (più avanti nel testo).

Se lo desideri, puoi fare un calcolo. Per fare ciò, devi scoprire su quale lunghezza d'onda viene trasmesso il segnale, dividerlo per 4 e ottenere il lato richiesto del quadrato. Per ottenere la distanza richiesta tra le due parti dell'antenna, allungare leggermente i lati esterni dei rombi e accorciare quelli interni.

Disegno di un'antenna a forma di otto per la ricezione della TV digitale

• La lunghezza del lato “interno” del rettangolo (B2) è di 13 cm,
• “esterno” (B1) - 14 cm.

A causa della differenza di lunghezza tra i quadrati si forma una distanza (non devono essere collegati). Le due sezioni estreme sono allungate di 1 cm in modo da poter ripiegare l'anello a cui è saldato il cavo coassiale dell'antenna.

Realizzare una cornice

Se conti tutte le lunghezze ottieni 112 cm, taglia il filo o qualunque materiale tu abbia, prendi una pinza e un righello e inizia a piegare. Gli angoli dovrebbero essere di 90° circa. Puoi fare un piccolo errore con la lunghezza dei lati: questo non è fatale. Risulta così:

• La prima sezione è di 13 cm + 1 cm per anello. Il cappio può essere piegato immediatamente.
• Due sezioni da 14 cm ciascuna.
• Due 13 cm ciascuno, ma con una svolta nella direzione opposta: questo è il punto di flesso sul secondo quadrato.
• Ancora due da 14 cm ciascuno.
• L'ultimo è 13 cm + 1 cm per anello.

Il telaio dell'antenna stesso è pronto. Se tutto è stato fatto correttamente al centro ci sarà una distanza di 1,5-2 cm tra le due metà, potrebbero esserci piccole discrepanze. Successivamente, puliamo gli anelli e il punto di piegatura sul metallo nudo (trattiamolo con carta vetrata a grana fine) e lo stagniamo. Collega i due anelli e crimpali con una pinza per tenerli saldamente.

Preparazione dei cavi

Prendiamo il cavo dell'antenna e lo puliamo accuratamente. Come farlo è mostrato nella foto passo passo. È necessario spellare il cavo su entrambi i lati. Un bordo sarà attaccato all'antenna. Qui lo spogliamo in modo che il filo sporga di 2 cm, se risulta di più, l'eccesso (successivamente) può essere tagliato. Ruota lo schermo (lamina) e intreccialo in un fascio. Si è scoperto che erano due conduttori. Uno è il monocore centrale del cavo, il secondo è attorcigliato da numerosi fili intrecciati. Entrambi sono necessari e devono essere stagnati.

Saldiamo la spina al secondo bordo. In questo caso è sufficiente una lunghezza di circa 1 cm. Formare anche due conduttori e stagnarli.

Pulisci la spina nei punti in cui salderemo con alcool o solvente e puliscila con smeriglio (puoi usare una lima ad ago). Posiziona la parte in plastica della spina sul cavo, ora puoi iniziare a saldare. Saldiamo un monocore all'uscita centrale della spina e un multicore all'uscita laterale. L'ultima cosa è crimpare la presa attorno all'isolamento.

Quindi puoi semplicemente avvitare la punta di plastica e riempirla con colla o sigillante non conduttivo (questo è importante). Mentre la colla/sigillante non si è indurita, montare velocemente il tappo (avvitare la parte in plastica) e rimuovere il composto in eccesso. Quindi la spina sarà quasi eterna.

Antenna TV DVB-T2 fai da te: montaggio

Ora non resta che collegare il cavo e il telaio. Poiché non eravamo legati a un canale specifico, salderemo il cavo nel punto centrale. Ciò aumenterà la banda larga dell'antenna: verranno ricevuti più canali. Pertanto, saldiamo la seconda estremità tagliata del cavo ai due lati centrali (quelli che sono stati spelati e stagnati). Un'altra differenza rispetto alla “versione originale” è che non è necessario far passare il cavo attorno al telaio e saldarlo nella parte inferiore. Ciò amplierà anche la portata di ricezione.

L'antenna assemblata può essere controllata. Se la ricezione è normale, puoi completare l'assemblaggio: riempire i giunti di saldatura con sigillante. Se la ricezione è scarsa, provare prima a trovare un posto dove la pesca sia migliore. Se non ci sono cambiamenti positivi, puoi provare a sostituire il cavo. Per semplificare l'esperimento, puoi utilizzare i normali noodles telefonici. Costa un centesimo. Saldare la spina e il telaio ad esso. Provalo con lei. Se cattura meglio, è un cavo difettoso. In linea di principio, puoi lavorare sui "noodles", ma non per molto: diventeranno rapidamente inutilizzabili. Naturalmente è meglio installare un normale cavo d'antenna.

Per proteggere la giunzione del cavo e il telaio dell'antenna dagli influssi atmosferici, i punti di saldatura possono essere avvolti con un normale nastro isolante. Ma questo metodo è inaffidabile. Se ricordi, puoi mettere diversi tubi termorestringenti prima di saldarli per isolarli. Ma il modo più affidabile è riempire tutto con colla o sigillante (non dovrebbero condurre corrente). Come "custodia" puoi utilizzare coperchi per bombole d'acqua da 5-6 litri, normali coperchi di plastica per barattoli, ecc. Realizziamo delle rientranze nei punti giusti, in modo che il telaio “si trovi” al loro interno, non dimenticare l'uscita del cavo. Riempilo con un composto sigillante e attendi che si solidifichi. Questo è tutto, la tua antenna TV fai-da-te per ricevere la televisione digitale è pronta.

Antenna quadrata doppia e tripla fatta in casa

Questa è un'antenna a banda stretta, che viene utilizzata se è necessario ricevere un segnale debole. Può anche aiutare se un segnale più debole viene “intasato” da uno più forte. L'unico inconveniente è che è necessario un orientamento preciso rispetto alla sorgente. Lo stesso progetto può essere realizzato per ricevere la televisione digitale.

Puoi anche realizzare cinque fotogrammi, per un'accoglienza più sicura
Non è consigliabile dipingere o verniciare: la ricezione si deteriora. Ciò è possibile solo in prossimità del trasmettitore

I vantaggi di questo design sono che la ricezione sarà affidabile anche a notevole distanza dal ripetitore. Devi solo scoprire in modo specifico la frequenza di trasmissione, mantenere le dimensioni dei fotogrammi e il dispositivo di corrispondenza.

Costruzione e materiali

È costituito da tubi o fili:

• Gamma MV 1-5 canali TV - tubi (rame, ottone, alluminio) con un diametro di 10-20 mm;
• Gamma MV 6-12 canali TV - tubi (rame, ottone, alluminio) 8-15 mm;
• Gamma UHF: filo di rame o ottone con un diametro di 3-6 mm.

La doppia antenna quadrata è composta da due telai collegati da due frecce: superiore e inferiore. Il telaio più piccolo è un vibratore, quello più grande è un riflettore. Un'antenna composta da tre fotogrammi fornisce un guadagno maggiore. Il terzo quadrato, il più piccolo, è chiamato direttore.

Il braccio superiore collega la parte centrale dei telai e può essere realizzato in metallo. Quello inferiore è realizzato in materiale isolante (textolite, gettinax, tavolato in legno). I telai devono essere installati in modo che i loro centri (i punti di intersezione delle diagonali) si trovino sulla stessa retta. E questa linea retta dovrebbe essere diretta verso il trasmettitore.

Il telaio attivo, il vibratore, ha un circuito aperto. Le sue estremità sono avvitate ad una piastra di textolite di 30*60 mm. Se i telai sono realizzati con un tubo, i bordi vengono appiattiti, vengono praticati dei fori e la freccia inferiore è fissata attraverso di essi.

L'albero di questa antenna deve essere di legno. Almeno la parte superiore. Inoltre la parte in legno dovrebbe iniziare ad una distanza di almeno 1,5 metri dal livello dei telai dell'antenna.

Dimensioni

Tutte le dimensioni per realizzare questa antenna TV con le tue mani sono riportate nelle tabelle. La prima tabella riguarda la portata del metro, la seconda quella del decimetro.

Nelle antenne a tre telai, la distanza tra le estremità del telaio del vibratore (al centro) è maggiore: 50 mm. Altre dimensioni sono riportate nelle tabelle.

Collegamento di un telaio attivo (vibratore) tramite un cavo cortocircuitato

Poiché il telaio è un dispositivo simmetrico e deve essere collegato a un cavo d'antenna coassiale asimmetrico, è necessario un dispositivo corrispondente. In questo caso viene solitamente utilizzato un circuito di bilanciamento in cortocircuito. È composto da pezzi di cavo dell'antenna. Il segmento destro è chiamato “loop”, quello sinistro è chiamato “alimentatore”. Un cavo è collegato alla giunzione tra l'alimentatore e il cavo che va alla TV. La lunghezza dei segmenti viene selezionata in base alla lunghezza d'onda del segnale ricevuto (vedi tabella).

Un breve pezzo di filo (anello) viene tagliato a un'estremità rimuovendo lo schermo di alluminio e attorcigliando la treccia in un fascio stretto. Il suo conduttore centrale può essere ridotto all'isolamento, poiché non ha importanza. Anche l'alimentatore viene tagliato. Anche qui lo schermo in alluminio viene rimosso e la treccia viene attorcigliata in un fascio, ma rimane il conduttore centrale.

L'ulteriore assemblaggio procede in questo modo:

• La treccia del cavo e il conduttore centrale dell'alimentatore sono saldati all'estremità sinistra del telaio attivo (vibratore).
• La treccia dell'alimentatore è saldata all'estremità destra del vibratore.
• L'estremità inferiore del cavo (treccia) è collegata alla treccia di alimentazione tramite un ponticello metallico rigido (è possibile utilizzare il filo, basta assicurarsi che ci sia un buon contatto con la treccia). Oltre al collegamento elettrico, imposta anche la distanza tra le sezioni del dispositivo di abbinamento. Invece di un ponticello metallico, puoi attorcigliare la treccia della parte inferiore del cavo in un fascio (rimuovere l'isolamento in quest'area, rimuovere lo schermo, arrotolarlo in un fascio). Per garantire un buon contatto, saldare i fasci insieme con lega per saldatura a basso punto di fusione.
• I pezzi del cavo devono essere paralleli. La distanza tra loro è di circa 50 mm (sono possibili alcune deviazioni). Per fissare la distanza vengono utilizzati morsetti in materiale dielettrico. Puoi anche collegare un dispositivo adatto, ad esempio, a una piastra di textolite.
• Il cavo che va alla TV è saldato sul fondo dell'alimentatore. La treccia è collegata alla treccia, il conduttore centrale al conduttore centrale. Per ridurre il numero di connessioni, l'alimentatore e il cavo della TV possono essere resi singoli. Solo nel punto in cui deve terminare l'alimentatore è necessario rimuovere l'isolamento per poter installare il ponticello.

Questo dispositivo di corrispondenza ti consente di eliminare il rumore, i contorni sfocati e una seconda immagine sfocata. È particolarmente utile a grande distanza dal trasmettitore, quando il segnale è disturbato da interferenze.

Un'altra variante del triplo quadrato

Per non collegare un circuito in cortocircuito, il vibratore a tripla antenna quadrata è allungato. In questo caso potete collegare il cavo direttamente al telaio come mostrato in figura. Solo l'altezza alla quale viene saldato il filo dell'antenna viene determinata caso per caso. Dopo aver assemblato l'antenna, viene eseguito il "test". Il cavo è collegato alla TV, il conduttore centrale e la treccia vengono spostati su/giù, ottenendo un'immagine migliore. Nella posizione in cui l'immagine sarà più chiara, i rami del cavo dell'antenna sono saldati e i punti di saldatura sono isolati. La posizione può essere qualsiasi: dal ponticello inferiore al punto di transizione al fotogramma.

A volte un'antenna non dà l'effetto desiderato. Il segnale risulta essere un'immagine debole: in bianco e nero. In questo caso la soluzione standard è installare un amplificatore del segnale televisivo.

L'antenna più semplice per una residenza estiva è realizzata con lattine di metallo

Per realizzare questa antenna televisiva, oltre al cavo, vi serviranno solo due barattoli di alluminio o di latta e un pezzo di tavola di legno o di tubo di plastica. Le lattine devono essere di metallo. Puoi prendere birre alla birra in alluminio o quelle in latta. La condizione principale è che le pareti siano lisce (non nervate).

I barattoli vengono lavati e asciugati. L'estremità del filo coassiale viene tagliata: torcendo i fili intrecciati e liberando il nucleo centrale dall'isolamento, si ottengono due conduttori. Sono attaccati alle banche. Se sai come, puoi saldarlo. No: prendi due piccole viti autofilettanti con testa piatta (puoi usare le "pulci" per il muro a secco), attorciglia un anello alle estremità dei conduttori, infila attraverso di essa una vite autofilettante con una rondella installata e avvita alla lattina. Poco prima è necessario pulire il metallo della lattina rimuovendo i depositi utilizzando carta vetrata a grana fine.

Le lattine sono fissate al bar. La distanza tra loro viene selezionata individualmente, in base all'immagine migliore. Non bisogna sperare in un miracolo: ci saranno uno o due canali in qualità normale, ma forse no... Dipende dalla posizione del ripetitore, dalla “pulizia” del corridoio, da quanto correttamente è orientata l'antenna. .. Ma come via d'uscita in caso di emergenza, questa è un'opzione eccellente.

Una semplice antenna Wi-Fi realizzata con una lattina di metallo

Un'antenna per ricevere un segnale Wi-Fi può essere realizzata anche con mezzi improvvisati, da un barattolo di latta. Questa antenna TV fai-da-te può essere assemblata in mezz'ora. Questo se fai tutto lentamente. Il barattolo dovrebbe essere di metallo, con pareti lisce. I barattoli alti e stretti funzionano alla grande. Se installerai un'antenna fatta in casa per strada, trova un barattolo con un coperchio di plastica (come nella foto). Il cavo è un'antenna, coassiale, con una resistenza di 75 Ohm.

Oltre alla confezione e al cavo, avrai bisogno anche di:

• connettore RF-N;
• un pezzo di filo di rame o ottone con un diametro di 2 mm e una lunghezza di 40 mm;
• cavo con una presa adatta per una scheda o un adattatore Wi-Fi.

I trasmettitori Wi-Fi funzionano ad una frequenza di 2,4 GHz con una lunghezza d'onda di 124 mm. Quindi è consigliabile scegliere un barattolo tale che la sua altezza sia almeno 3/4 della lunghezza d'onda. In questo caso è meglio che sia superiore a 93 mm. Il diametro del barattolo dovrebbe essere il più vicino possibile alla metà della lunghezza d'onda: 62 mm per un dato canale. Potrebbero esserci alcune deviazioni, ma più ci si avvicina all'ideale, meglio è.

Dimensioni e montaggio

Durante il montaggio, viene praticato un foro nel barattolo. Deve essere posizionato rigorosamente nel punto desiderato. Quindi il segnale verrà amplificato più volte. Dipende dal diametro del vaso selezionato. Tutti i parametri sono mostrati nella tabella. Misura il diametro esatto della tua lattina, trova il punto giusto e hai tutte le dimensioni giuste.

D - diametro	Limite inferiore di attenuazione	Limite superiore di attenuazione	Lg	1/4 l	3/4 L
73 mm	2407.236	3144.522	752.281	188.070	564.211
74 mm	2374.706	3102.028	534.688	133.672	401.016
75 mm	2343.043	3060.668	440.231	110.057	330.173
76 mm	2312.214	3020.396	384.708	96.177	288.531
77 mm	2282.185	2981.170	347.276	86.819	260.457
78 mm	2252.926	2942.950	319.958	79.989	239.968
79 mm	2224.408	2905.697	298.955	74.738	224.216
80 mm	2196.603	2869.376	282.204	070.551	211.653
81 mm	2169.485	2833.952	268.471	67.117	201.353
82 mm	2143.027	2799.391	256.972	64.243	192.729
83 mm	2117.208	2765.664	247.178	61.794	185.383
84 mm	2092.003	2732.739	238.719	59.679	179.039
85 mm	2067.391	2700.589	231.329	57.832	173.497
86 mm	2043.352	2669.187	224.810	56.202	168.607
87 mm	2019.865	2638.507	219.010	54.752	164.258
88 mm	1996.912	2608.524	213.813	53.453	160.360
89 mm	1974.475	2579.214	209.126	52.281	156.845
90 mm	1952.536	2550.556	204.876	51.219	153.657
91 mm	1931.080	2522.528	201.002	50.250	150.751
92 mm	1910.090	2495.110	197.456	49.364	148.092
93 mm	1889.551	2468.280	194.196	48.549	145.647
94 mm	1869.449	2442.022	191.188	47.797	143.391
95 mm	1849.771	2416.317	188.405	47.101	141.304
96 mm	1830.502	2391.147	185.821	46.455	139.365
97 mm	1811.631	2366.496	183.415	45.853	137.561
98 mm	1793.145	2342.348	181.169	45.292	135.877
99 mm	1775.033	2318.688	179.068	44.767	134.301

La procedura è la seguente:

Puoi fare a meno di un connettore RF, ma con esso tutto è molto più semplice: è più facile posizionare l'emettitore verticalmente verso l'alto, collegare il cavo che va al router o alla scheda Wi-Fi.

introduzione

Lo stato attuale della tecnologia delle comunicazioni radio non può essere immaginato senza antenne elicoidali. Questo tipo di sistemi di antenna viene utilizzato per le sue qualità caratteristiche: banda larga, polarizzazione del campo ellittica con dimensioni ridotte e design semplice.

Le antenne a spirale vengono utilizzate sia indipendentemente che come elementi di una schiera di antenne, alimentano, ad esempio, un'antenna a specchio, che aggiunge direttività ai vantaggi delle antenne a spirale.

A causa della proprietà della polarizzazione ellittica, le antenne a spirale hanno trovato applicazione nella tecnologia delle comunicazioni spaziali, poiché, in alcuni casi, la polarizzazione del segnale ricevuto può essere casuale, ad esempio, da oggetti la cui posizione nello spazio cambia o può essere arbitraria (questi gli oggetti possono essere: aeroplani, razzi, satelliti ecc.)

Nei radar, le antenne a polarizzazione rotante permettono di ridurre le interferenze create dalle riflessioni delle precipitazioni e della superficie terrestre, grazie al fatto che la direzione del vettore dell'intensità del campo elettrico è invertita.

Un campo con polarizzazione rotante può essere utilizzato anche quando la stessa antenna funziona in trasmissione e ricezione per aumentare l'isolamento tra i canali (in questo caso i campi emessi e ricevuti devono avere senso di rotazione opposto).

Attualmente, le antenne elicoidali sono ampiamente utilizzate come antenne per dispositivi di comunicazione personale. Una parte significativa di telefoni cellulari, dispositivi trunk e stazioni radio mobili contengono nella loro progettazione antenne elicoidali che funzionano in modalità perpendicolare all'asse di radiazione.

Attualmente studierò i modelli di radiazione delle SA a spirale piatta e cilindriche, analizzerò la loro dipendenza dalla lunghezza e traccerò i cambiamenti nella direzionalità quando si modificano i parametri dell'antenna. Confronta anche le caratteristiche delle SA tra loro e con altri tipi di antenne.

All'inizio di ogni sezione viene preso un tipo specifico di CA. E inoltre ci saranno i risultati dell'analisi computerizzata per diverse modalità e tipologie. Tutti i calcoli e i grafici verranno eseguiti nel programma MathCAD 2001i.

Si prevede di includere programmi per il calcolo più semplice delle caratteristiche di un'antenna elicoidale nelle applicazioni.

Una caratteristica della teoria SA è la complessità del calcolo del campo dell'antenna.

Tra i vari modelli di antenne a banda di polarizzazione ellittica, il più utilizzato è l'antenna elicoidale proposta da Kraus nel 1947 e le sue varie modifiche.

Per poter calcolare le caratteristiche e i parametri elencati dell'SA in un ampio intervallo di frequenze, è necessario stabilire la dipendenza delle velocità di fase delle onde di corrente che si propagano lungo il filo a spirale dalla geometria e dalla frequenza della tensione eccitando la spirale.

Molti lavori sono stati dedicati al calcolo della velocità di fase di un'onda di corrente che si propaga lungo un filo a spirale e alla determinazione della dipendenza delle velocità di fase dalla geometria e dalla frequenza della tensione che eccita la spirale; il primo tentativo di risolvere questo problema appartiene a Pocklington, che già nel 1897, dopo aver risolto il problema della determinazione della velocità di fase di un'onda elettromagnetica, che si propaga lungo un filo rettilineo e lungo un anello, cercò di considerare il problema della propagazione di un'onda elettromagnetica lungo una spirale. È riuscito a farlo in una serie di casi speciali. Oltre ai singoli lavori in questa direzione relativi alla propagazione delle onde elettromagnetiche nelle bobine, l'interesse per questo argomento è sorto alla fine degli anni '40 in connessione con l'uso diffuso delle spirali come strutture rallentanti.

Capitolo 1. Tipi di antenne ad elica

1.1 Tipi di antenne ad elica

Tra i vari tipi di antenne a banda larga, un posto importante occupano varie antenne elicoidali. Le antenne elicoidali sono antenne a banda larga a bassa e media direzionalità con polarizzazione ellittica e controllata. Sono utilizzati come antenne indipendenti, eccitatori di antenne a guida d'onda a polarizzazione ellittica e controllata ed elementi di schiere di antenne.

Le antenne elicoidali sono antenne ad onde superficiali. In base al tipo di guida (sistema di decelerazione) e al metodo per garantire il funzionamento in un ampio intervallo di frequenze, possono essere suddivisi in:

· cilindrici regolari, in cui i parametri geometrici (passo, raggio, diametro del filo) sono costanti su tutta la lunghezza e la banda larga è dovuta alla presenza di dispersione della velocità di fase;

· equiangolo o indipendente dalla frequenza (conico, piatto);

· irregolare, che comprende tutti gli altri tipi di antenne elicoidali.

Fig.1.1. 3 antenne ad elica irregolare:

a – piatto con passo di avvolgimento costante (Archimedeo);

b – conico con passo di avvolgimento costante;

c – sulla superficie di un ellissoide di rivoluzione con angolo di avvolgimento costante.

Fig.1.1.4 Antenna ad elica cilindrica irregolare (passo variabile)

A seconda del numero di passaggi (rami) e del metodo di avvolgimento, le antenne elicoidali possono essere a uno o più conduttori con avvolgimento unilaterale o bilaterale (contro).

L'assenza o la presenza di un ulteriore rallentamento della velocità di fase e il metodo della sua implementazione consentono di dividere le antenne elicoidali nei seguenti tipi:

· da un filo liscio in un dielettrico omogeneo (aria),

· da un filo con propria decelerazione (antenne elicoidali ad impedenza),

· realizzato in filo con decelerazione propria e con un dielettrico (antenne dielettrico-spirale ad impedenza).

Riso. 1.1.5 Antenne elicoidali con rallentamento aggiuntivo:

a – impedenza;

b,c – dielettrico a spirale;

d – impedenza dielettrico a spirale.

Una delle proprietà principali delle antenne elicoidali è la loro capacità di operare in un'ampia banda di frequenza con un coefficiente di sovrapposizione compreso tra 1,5 e 10 o più. Tutte le antenne elicoidali sono antenne ad onde viaggianti, ma una circostanza di per sé non determina il funzionamento delle antenne elicoidali nella gamma di frequenze con un tale coefficiente di sovrapposizione.

Il funzionamento delle antenne a spirale cilindrica regolari a passaggio singolo e le loro modifiche nella gamma di frequenza sono possibili grazie alle loro proprietà di dispersione, grazie alle quali, in un ampio intervallo di frequenze, la velocità di fase del campo lungo l'asse della spirale è vicina a la velocità della luce, la riflessione dall'estremità libera della spirale è piccola, la lunghezza d'onda nel filo a spirale è approssimativamente uguale alla lunghezza del giro.

Nelle antenne elicoidali cilindriche multi-conduttore, il raggio d'azione viene ulteriormente ampliato a causa della soppressione dei tipi di onde inferiori e superiori più vicini al loro interno, distorcendo il diagramma di radiazione del tipo principale.

Le antenne a spirale con avvolgimento unidirezionale emettono un campo con polarizzazione ellittica, quasi circolare. La direzione di rotazione del vettore del campo corrisponde alla direzione di avvolgimento della spirale. Per ottenere una polarizzazione lineare e controllata vengono utilizzate antenne a spirale con avvolgimento a doppia faccia (contro).

Fig.1.1.6. Antenne a spirale equiangolare con avvolgimento bidirezionale (contro): a – conico a quattro conduttori; b – appartamento trifamiliare.

La forma delle antenne elicoidali indipendenti dalla frequenza (piatte e coniche equiangolari) è determinata solo dagli angoli. Ad ogni lunghezza d'onda compresa nel campo di funzionamento corrisponde una sezione radiante di forma costante e dimensioni elettriche costanti. Pertanto, l'ampiezza del diagramma di radiazione e l'impedenza di ingresso rimangono approssimativamente costanti su intervalli di frequenza molto ampi (10:1...20:1).

Per ottenere una radiazione unidirezionale con polarizzazione ellittica in gamme di frequenza più piccole (2:1 ... 4:1), non è necessario mantenere rigorosamente la forma dell'antenna in conformità con la condizione di indipendenza dalla frequenza. Se, durante il passaggio da una lunghezza d'onda all'altra, la forma e le dimensioni elettriche dell'elemento radiante si ripetono almeno approssimativamente, l'antenna opera nella gamma di frequenze con minore costanza di caratteristiche e parametri. A seguito di ciò è possibile costruire una famiglia molto ampia di antenne, non strettamente soggette al principio di indipendenza dalla frequenza, sotto forma di spirali singole o multifilari avvolte (secondo diverse leggi di avvolgimento) su diverse superfici di rotazione. A volte tali antenne sono chiamate quasi indipendenti dalla frequenza.

Anche le antenne elicoidali quasi indipendenti dalla frequenza per ottenere una polarizzazione controllata e lineare sono realizzate con avvolgimento a doppia faccia. Per ottenere una polarizzazione controllata, lineare e circolare, si possono utilizzare anche diverse antenne elicoidali a doppio filamento (cilindriche, equiangolari, ecc.).

Fig.1.1.7. Antenne elicoidali quasi indipendenti dalla frequenza con avvolgimento bifacciale (contro) e passo costante: a – conica a quattro conduttori; b – emisferica a quattro vie; c – ellissoidale a quattro vie.

Un'antenna a spirale si differenzia dalle altre antenne con radiazione direzionale principalmente perché il suo campo di radiazione è polarizzato circolarmente. Se si utilizza tale antenna, è necessario che sia l'antenna trasmittente che quella ricevente abbiano una radiazione polarizzata circolarmente.

La polarizzazione circolare si verifica quando il conduttore viene avvolto nella direzione della radiazione sotto forma di spirale, ed è necessario che la lunghezza totale del conduttore in un giro sia pari a 1λ, che corrisponde, tenendo conto del fattore di accorciamento, ad un diametro di spira D di circa 0,31λ. Si presuppone che vengano utilizzate almeno tre spire per ottenere la polarizzazione circolare, poiché la polarizzazione della radiazione sarà più vicina alla circolare quanto maggiore è il numero di spire dell'antenna. Una semplice antenna elicoidale si irradia in entrambe le direzioni nella direzione del proprio asse. Per ottenere una radiazione unilaterale e aumentare il guadagno dell'antenna, viene utilizzato un riflettore a disco.

Una rappresentazione schematica di un'antenna elicoidale con le dimensioni richieste è mostrata in Fig. 11-3.

La spirale è mostrata in modo semplificato in questa figura. Il diametro dell'elica D, pari a 0,31λ, può essere calcolato in relazione alla frequenza utilizzando la formula $$D[cm]=\frac(9300)(f[MHz]).$$

Conoscendo il diametro della spira è possibile determinare la lunghezza del conduttore che forma la spira L: $$L=D\cdot(3,14).$$

Importanti dimensioni di progettazione di questa antenna includono anche l'angolo di elevazione dell'elica, che può variare da 6 a 24°, tuttavia, in pratica, l'angolo di elevazione dell'elica viene spesso scelto a 14°, poiché in questo caso l'antenna ha parametri elettrici ottimali . Con un angolo dell'elica di 14°, la distanza tra le spire S è 0,24. Questa distanza relativa alla frequenza può essere calcolata utilizzando la formula $$D[cm]=\frac(7200)(f[MHz]).$$

Il diametro del riflettore del disco viene scelto piccolo, ma sempre maggiore di 0,5λ, poiché la resistenza di ingresso dell'antenna elicoidale cambia leggermente quando il riflettore è collegato. Con diametri del riflettore maggiori, aumenta la quantità di attenuazione inversa. Molto spesso, il diametro del riflettore viene scelto pari al doppio del diametro della spira elicoidale dell'antenna, ovvero 0,62λ. I riflettori possono essere a disco o quadrati. Nella gamma delle onde decimali, i riflettori possono essere realizzati in stagno, mentre nella gamma VHF i riflettori sono solitamente realizzati nel modo mostrato in Fig. 11-4 o 11-7. Si consiglia di scegliere la distanza tra il riflettore e l'inizio della spirale pari a 0,13λ. Relativamente alla frequenza, questa distanza può essere determinata con la formula $$A[cm]=\frac(3900)(f[MHz]).$$

L'impedenza di ingresso di un'antenna elicoidale non ha quasi componenti reattive ed è pari a 120-150 ohm, a seconda della dimensione dell'elica. L'antenna è alimentata in modo asimmetrico tramite un cavo coassiale.

L'antenna elicoidale ha un'ampia larghezza di banda. Con una distanza tra le spire S pari a 0,24λ, assumendo un ROS massimo nella linea elettrica (1,35), il rapporto delle frequenze entro le quali l'antenna opera in modo soddisfacente è 1: 1,6.

Il guadagno di un'antenna elicoidale dipende dal numero di spire n, dal passo di avvolgimento S e dalla lunghezza dell'elica L e aumenta approssimativamente proporzionalmente al numero di spire. Con angoli di elevazione dell'elica di 12-15° e con almeno tre giri dell'antenna dell'elica, il suo guadagno può essere calcolato utilizzando la formula $$G[dB]=10\log(L^2)(Sn)\cdot ( 15)$$

Con le consuete dimensioni pratiche del passo dell'avvolgimento dell'elica S = 0,24λ e del diametro di spira D = 0,31λ, i fattori di guadagno (db) dell'antenna elicoidale, calcolati utilizzando questa formula, con diversi numeri di spire assumono i seguenti valori: 3 giri - 10,1 dB; 4 - 11.3; 5-12.3; 6-13.1; 7-13,8; 8 - 14,4; 9-14,9; 10-15,3; 11-15,7 e 12 giri - 16,1 dB.

Se le onde elettromagnetiche polarizzate circolarmente vengono ricevute da un'antenna polarizzata linearmente, l'energia trasportata dalle onde elettromagnetiche viene persa metà, il che corrisponde a una perdita di 3 dB. Tuttavia, le antenne elicoidali possono emettere o ricevere onde elettromagnetiche polarizzate linearmente. Per fare ciò, utilizzare un gruppo di due antenne elicoidali con avvolgimento opposto (vale a dire, se un'antenna ha un avvolgimento destrorso, la seconda antenna ha un avvolgimento sinistrorso). Inoltre, se queste due antenne si trovano una accanto all'altra sul piano orizzontale, la polarizzazione del campo è orizzontale e se si trovano una sopra l'altra sul piano verticale, la polarizzazione del campo è verticale. Se entrambe le antenne elicoidali hanno lo stesso avvolgimento, la polarizzazione del campo rimane circolare, ma il collegamento parallelo di due antenne elicoidali fornisce un'impedenza di ingresso (65-70 ohm) molto conveniente dal punto di vista dell'adattamento dell'antenna alla linea di trasmissione. In questo caso diventa possibile alimentare direttamente l'antenna utilizzando un cavo coassiale convenzionale senza accendere ulteriori dispositivi di trasformazione. Rispetto ad un'antenna a onda-canale, che ha un guadagno uguale a un'antenna elicoidale, quest'ultima occupa leggermente meno spazio e, inoltre, ha una larghezza di banda che supera notevolmente quella di un'antenna a onda-canale.

È più conveniente abbinare l'impedenza di ingresso di un'antenna elicoidale con l'impedenza caratteristica della linea di trasmissione utilizzando un trasformatore coassiale a quarto d'onda, la cui resistenza viene calcolata utilizzando la nota formula $$Z_(tr)=\sqrt (Z_A\cdot(Z)).$$

Se poniamo l'impedenza di ingresso dell'antenna elicoidale Z A pari a 125 ohm e richiediamo l'adattamento di questa resistenza con un cavo coassiale avente un'impedenza caratteristica di 60 ohm, allora l'impedenza caratteristica di un tale trasformatore concentrico a quarto d'onda dovrebbe essere uguale a: $$Z_(tr)=\sqrt(125\cdot( 60))=\sqrt(7500)=86,6 ohm.$$

Dal grafico in Fig. 1-25 mostra che la linea concentrica ha un'impedenza caratteristica di 87 ohm quando il rapporto tra il diametro esterno del conduttore interno e il diametro interno del conduttore esterno è 1: 4,4.

Nella fig. La Figura 11-5 mostra la struttura pratica di un trasformatore a quarto d'onda con tutte le dimensioni necessarie.

La lunghezza totale del dispositivo di adattamento, tenendo conto del fattore di accorciamento, è 0,24λ.

Nella fig. La Figura 11-6 mostra un'antenna elicoidale progettata per la portata di 2 m. Tra parentesi sono indicate le dimensioni dell'antenna elicoidale per la portata di 70 cm. In questo caso, il diametro del riflettore è stato scelto pari a 1λ. Naturalmente il diametro del riflettore può essere ridotto a 0,62λ senza modificare tutte le altre dimensioni dell'antenna.

Per realizzare una spirale è particolarmente adatta un'asta in duralluminio da 10 mm, solitamente utilizzata per i parafulmini, poiché è molto facile da piegare. La spirale è fissata su assi di legno e l'intera antenna nel punto del suo baricentro è fissata ad un palo di supporto in legno.

Nella fig. La Figura 11-7 mostra un'antenna elicoidale realizzata da un radioamatore DL 6MH.

Nel mondo che ci circonda, spesso è molto importante che una persona non possa fare a meno di una grande quantità di informazioni necessarie e tempestive. Queste informazioni possono essere di natura pacifica o militare, ma sono destinate principalmente a facilitare l'attività umana.

Uno dei tipi di dispositivi utilizzati per ricevere e trasmettere informazioni sono le antenne.

Il lavoro del corso prenderà in considerazione le questioni relative al calcolo di un'antenna che soddisfi i requisiti tecnici.

2. Scopo del lavoro

Lo scopo del lavoro è studiare l'antenna elicoidale della gamma DCMV, che implica il calcolo delle dimensioni geometriche dell'antenna e delle sue caratteristiche di radiazione.

3. Breve panoramica delle antenne elicoidali

Le antenne elicoidali appartengono alla classe delle antenne a onde viaggianti. Sono una spirale metallica alimentata da una linea coassiale. Esistono numerose varietà di antenne elicoidali, ma quasi tutte possono essere ridotte ai seguenti tre tipi:

a) cilindrico (vedi Figura 3.1);

b) conico (vedi Figura 3.2);

c) piatto (vedi Figura 3.3).

Figura 3.1 - Antenna cilindrica.

Figura 3.2 - Antenna conica.

Figura 3.3 - Antenna piatta.

A seconda del numero di rami della spirale, possono essere a principio singolo (un ramo), a doppio principio (due rami), ecc.

Principio di funzionamento delle antenne elicoidali

L'antenna elicoidale (Fig. 4.1) è costituita da una spirale metallica, alimentato da una linea coassiale. Il filo interno di questa linea è collegato alla spirale e la guaina esterna è collegata al disco metallico.

Le antenne a spirale formano un diagramma di radiazione costituito da due lobi situati lungo l'asse della spirale sui lati opposti di essa. In pratica è solitamente necessaria l'irradiazione unidirezionale, che si ottiene ponendo lo stesso davanti ad uno schermo (disco). Inoltre, il disco dell'antenna a spirale serve a ridurre le correnti sull'involucro esterno della linea coassiale, riducendo le fluttuazioni dell'impedenza di ingresso in quella operativa. Il diametro del disco viene selezionato nell'ordine di (0,8-1,5)l, dove l è la lunghezza della spirale. Il disco non deve essere necessariamente costituito da una lamiera piena; può essere costituito da un sistema di fili radiali e circolari.

4. Il principio di funzionamento di un'antenna ad elica cilindrica

Studi dettagliati hanno dimostrato che su una spirale cilindrica radiante esistono contemporaneamente diversi tipi di corrente, diversi l'uno dall'altro per ampiezza e numero di periodi, che giacciono lungo l'asse della spirale con la propria attenuazione e velocità di fase. La forma del diagramma di radiazione della spirale dipende però principalmente da un'unica onda predominante, il cui tipo è determinato dal rapporto tra la lunghezza della spira della spirale e la lunghezza d'onda operativa.

Introduciamo la seguente notazione:

Lunghezza d'onda operativa nello spazio libero;

T q - onda di corrente in una spirale del tipo qth; q=0,1,2…. Un numero intero che indica quanti periodi dell'onda di corrente si adattano lungo un giro della spirale;

V q è la velocità di propagazione dell'onda di corrente T q lungo il filo spiralato;

C è la velocità della luce nello spazio libero;

D è il diametro della spira della spirale cilindrica.

Esistono tre modalità operative note di un'antenna elicoidale cilindrica:

Quando la lunghezza della spira a spirale è inferiore a 0,65 (e la lunghezza d'onda è > 5D), è dominata dall'onda T 0, caratterizzata da un cambiamento di fase della corrente entro 360 0 su più spire. L'onda T 0 dall'estremità della spirale porta alla formazione di onde stazionarie, che formano il diagramma di radiazione dell'antenna. L'onda T 1 ha un'ampiezza molto piccola e non partecipa alla radiazione. La radiazione massima in questo caso si ottiene su un piano perpendicolare all'asse della spirale (Figura 4.2a) e non è diretta in questo piano.

Se la lunghezza del giro è compresa tra 0,75 e 1,3 (lunghezza d'onda, rispettivamente = 4D-2,2D), su di essa predomina l'onda T 1, la cui velocità di fase è inferiore alla velocità della luce V 1 0,82 C. Onda T 1 viene emesso intensamente da tutte le spire, quindi nella spirale si stabilisce un'onda di corrente viaggiante, formando la massima radiazione lungo l'asse della spirale (Figura 4.2 b). L'onda T0, presente anch'essa sulla spirale, decade rapidamente lungo la lunghezza della spirale e il suo contributo al diagramma di radiazione è piccolo.

La modalità di radiazione assiale è la modalità principale e più utilizzata per il funzionamento delle antenne elicoidali, pertanto l'onda T 1, che è predominante quando la lunghezza del filo dell'elica è circa uguale alla lunghezza d'onda operativa, è detta principale.

Con una lunghezza del giro della spirale maggiore di 1,5 (in questo caso<2D), на цилиндрической спирали помимо основного типа волны Т 1 возникают волны Т 2 , Т 3 и т.д. Волна Т 1 становится затухающей, в то время как Т 2 имеет постоянную амплитуду и является определяющей в излучении. Максимальное излучение получается в направлениях, образующих острый угол относительно оси антенны, и пространственная диаграмма получается в форме конуса

Figura 4.1 - diagramma di eccitazione di un'antenna elicoidale.

Figura 4.2 - spirali di diverso diametro e corrispondenti schemi di radiazione.

5. Calcolo dei parametri di un'antenna cilindrica

I parametri di una spirale cilindrica sono:

n - numero di giri della spirale,

Angolo dell'elica,

R - raggio della spirale,

l è la lunghezza assiale della spirale,

S - passo spirale,

L è la lunghezza della spira a spirale.

Tra questi parametri esistono le seguenti relazioni (vedere Figura 5.1):

Figura 5.1

Il diametro delle spire della spirale ed il passo di avvolgimento devono essere scelti in modo che ciascuna spira abbia una polarizzazione prossima alla circolare e un massimo irraggiamento nella direzione dell'asse della spirale (asse Z). Inoltre è necessario che le intensità di campo create dalle singole spire nella direzione dell'asse Z si sommano in fase o con un leggero sfasamento nel punto ricevente. In conformità con la teoria dell'antenna ad onda viaggiante, il coefficiente direzionale massimo si ottiene nel caso in cui lo sfasamento A1 tra l'intensità del campo creato dalla prima spira (dalla sorgente) e l'intensità del campo creata dall'ultima spira è uguale.

Per garantire una polarizzazione del campo circolare o prossima ad essa, nonché per garantire un'intensa radiazione di ogni spira nella direzione dell'asse Z, è necessario che la lunghezza della spira sia prossima, cosa che può essere spiegata come segue. Supponiamo che il passo della bobina sia infinitamente piccolo, quindi la bobina forma un telaio piatto. Come è noto, in un'antenna a spirale la BV è prossima all'unità. Supponiamo quindi che nell'antenna elicoidale si verifichi un modo d'onda viaggiante. Supponiamo anche che la velocità di propagazione della corrente lungo la bobina sia uguale alla velocità della luce. In questo caso lo sfasamento tra la corrente all'inizio e alla fine del giro è uguale.

Nella direzione dell'asse Z, le componenti dei vettori dell'intensità di campo Ex e Ey avranno la stessa grandezza e lo sfasamento tra queste componenti sarà pari a /2. Quest'ultimo deriva dal fatto che le correnti negli elementi della bobina orientati parallelamente all'asse X sono sfasate di /2 rispetto alla fase delle correnti negli elementi orientati parallelamente all'asse Y. L'uguaglianza dei valori di Ex ed Ey e lo sfasamento tra loro pari a /2 fornisce una polarizzazione circolare. Con una lunghezza della bobina pari a e una velocità di propagazione della corrente lungo il filo pari alla velocità della luce, viene fornita anche un'intensa radiazione nella direzione dell'asse Z. Quest'ultimo può essere approssimativamente dimostrato come segue. Consideriamo due elementi arbitrari della bobina posizionati simmetricamente rispetto al centro, ad esempio gli elementi 1 e 2 (Fig. 5.2). Ciascuno di questi elementi ha la massima radiazione nella direzione dell'asse Z. I vettori E creati da questi elementi nella direzione dell'asse Z sono paralleli alle tangenti al cerchio nei punti 1 e 2. Lo sfasamento tra le correnti in gli elementi 1 e 2 a causa della modalità d'onda progressiva sono uguali. Inoltre, le correnti in questi elementi sono in direzioni opposte, il che equivale a uno sfasamento aggiuntivo pari a. Pertanto, i campi di entrambi gli elementi nella direzione dell'asse Z si sommano in fase. È facile dimostrare che due elementi qualsiasi posizionati simmetricamente creano campi in fase nella direzione dell'asse Z, il che garantisce un'intensa radiazione in questa direzione.

La presentazione elementare del principio di funzionamento di un'antenna a spirale qui fornita non tiene conto di tutta la complessità dei processi che si verificano in essa e, in particolare, del fatto che in realtà vi è una riflessione significativa di energia dalla spirale. Inoltre, l'onda lungo l'antenna si propaga sia direttamente lungo il filo, sia attraverso la connessione spaziale tra le spire, creando un quadro più complesso della distribuzione della corrente.

Figura 5.2.

Per garantire una polarizzazione del campo circolare o prossima ad essa, nonché per garantire un'intensa radiazione di ogni spira nella direzione dell'asse Z, è necessario che la lunghezza della spira sia prossima.

Il passo dell'avvolgimento e il diametro della bobina sono scelti in modo tale che lo sfasamento tra le intensità di campo create dal primo e dall'ultimo elemento della bobina, quindi la polarizzazione circolare e la massima radiazione siano mantenuti nella direzione dell'asse Z. Ciò avverrà se è soddisfatta la relazione:

2????????????????

Lo sfasamento tra i campi degli elementi iniziali e finali della svolta, determinato dalla differenza nel percorso dei raggi provenienti da questi elementi; - sfasamento dei campi di questi elementi, determinato dallo sfasamento delle correnti di questi elementi.

Dall'equazione sopra otteniamo la relazione tra L e S corrispondente alla polarizzazione circolare:

Se scegliamo la relazione tra S e L secondo questa formula, anche lo sfasamento tra i campi creati nella direzione Z da spire adiacenti sarà uguale a 2. Pertanto, i campi di tutte le spire dell'antenna si sommano in fase, che garantisce la massima radiazione nella direzione Z. Tuttavia, questa modalità di funzionamento dell'antenna elicoidale non corrisponde al valore massimo dell'efficienza. La massima efficienza si ottiene quando lo sfasamento tra i campi della prima e della seconda spira è uguale. Per fare ciò è necessario:

dove n è il numero di giri della spirale.

Dalla (5.3) troviamo la relazione tra e S corrispondente al valore massimo del fattore di efficienza:

Se la relazione (5.4) è soddisfatta, tuttavia, non si verifica una polarizzazione puramente circolare e il livello dei lobi laterali aumenta leggermente. Il coefficiente di irregolarità della caratteristica di polarizzazione nella direzione dell'asse della spirale è uguale a:

Se queste antenne vengono selezionate secondo la formula (5.2) o (5.4), le buone proprietà direzionali vengono mantenute in un intervallo significativo, compreso approssimativamente tra 0,75 e 1,3, dov'è l'onda per la quale il rapporto ottimale tra L, C/V1 , n e S.

Calcolo dell'antenna:

Dati iniziali per il calcolo dell'antenna

Intervallo di lunghezze d'onda operative: min=0,48 m

Larghezza del raggio a metà livello di potenza: 40 gradi

Calcolo delle dimensioni geometriche dell'antenna

Selezioniamo la lunghezza d'onda media dall'intervallo indicato:

Sulla base degli studi sperimentali si sono ottenute le seguenti formule empiriche, valide per 5

Ampiezza del fascio di metà potenza, espressa in gradi:

Coefficiente direzionale (DC) nella direzione del suo asse:

Impedenza di ingresso

Il passo dell'elica si può ricavare dalla condizione (5.2), se è necessario ottenere la polarizzazione circolare, oppure dalla (5.4), per ottenere il massimo rendimento.

Supponiamo allora di aver bisogno di una polarizzazione circolare

il passo della spirale è

Soddisfa la condizione 12 0<<15 0 , значит мы можем применить формулы, полученные на основании экспериментальных исследований:

Per trovare la lunghezza dell'antenna, esprimiamo l=nS dalla (5.7) quando è soddisfatta la condizione (5.9):

Quindi il numero di giri è pari a:

Per ulteriori calcoli, arrotondare il numero n a un numero intero: n=8, quindi

l=nS=0,986 m(5,14)

Il raggio della spirale sarà uguale a (vedi Fig. 5.1): da qui

L'impedenza di ingresso dell'antenna nella modalità di radiazione assiale rimane puramente attiva, poiché in questa modalità nel filo a spirale viene stabilita una modalità d'onda progressiva.

Occorre quindi ottenere la massima efficienza

Affinché la radiazione dell'antenna sia assiale, prendiamo la lunghezza della spira a spirale pari alla lunghezza d'onda media dell'intervallo dato:

il passo della spirale è

L'angolo di avvolgimento delle spire sarà pari a:

Soddisfa la condizione 12 0<<15 0 , значит мы можем применить формулы, полученные на основании экспериментальных исследований:

Per trovare la lunghezza dell'antenna, esprimiamo l=nS dalla (5.7) quando è soddisfatta la condizione (5.18):

Quindi il numero di giri è pari a:

Per ulteriori calcoli, arrotondare il numero n a un numero intero: n=6, quindi

l=nS=0,846 m(5,23)

Il raggio della spirale sarà uguale a:

La lunghezza del filo per avvolgere la spirale sarà uguale a:

Coefficiente direzionale:

Impedenza di ingresso

Per entrambi i casi:

Si presuppone che il diametro del disco dello schermo sia (0,9-1,1) sr

Il diametro del filo a spirale è selezionato nell'ordine di (0,03-0,05) sr

Calcolo dello schema direzionale:

Si può presumere approssimativamente che l'ampiezza dell'onda che viaggia nella spirale sia costante. Quindi il diagramma di radiazione dell'antenna può essere rappresentato dal prodotto del diagramma di radiazione di una singola spira e del diagramma di radiazione di una serie di n emettitori omnidirezionali, dove n è il numero di spire:

dove è l'angolo relativo all'asse della spirale.

Questa approssimazione è vera tanto più quanto più giri ha la spirale e tanto più piccolo è l'angolo di inclinazione.

Il diagramma di radiazione di un singolo giro è descritto approssimativamente dall'espressione

Il fattore reticolare, come è noto, è uguale a

Applicato ad un'antenna elicoidale

sfasamento tra le correnti di spire adiacenti. Considerando che C/V1=1,22, per calcolare il diagramma di radiazione di un'antenna elicoidale cilindrica, si ottiene la seguente espressione approssimativa:

Di conseguenza, quando otteniamo la massima direttività, avremo schemi di radiazione per tre lunghezze d'onda: min, avg, max:

Quando otteniamo la polarizzazione circolare, avremo schemi di radiazione per tre lunghezze d'onda: min, avg, max:

Antenna abbinata a coassiale (Zв=75 ohm)

Esistono diversi modi per abbinare l'antenna al cavo coassiale:

Abbinamento con trasformatore a quarto d'onda:

L'abbinamento di un'antenna con impedenza di ingresso Z3=120 Ohm con un coassiale Z1=75 Ohm si effettua con un pezzo di coassiale da =95 Ohm, lunghezza L==0,14m, ed un'antenna con impedenza di ingresso Z3=154 Ohm con un coassiale con =110 Ohm

Corrispondenza di linea conica coassiale

L'adattamento si effettua con coni non riflettenti, lunghi un numero intero di semionde, realizzando conduttori sotto forma di coni lineari corrispondenti. Inoltre, quanto più lungo è il collegamento di adattamento (più semionde sono impilate), migliore sarà l'adattamento con l'antenna.

6. Conclusioni sul lavoro svolto

Polarizzazione della radiazione dell'antenna a spirale

Nel processo di completamento del progetto del corso, è stato effettuato il calcolo di un'antenna elicoidale cilindrica a filamento singolo: le dimensioni geometriche dell'antenna e le caratteristiche di radiazione dell'antenna. Poiché il funzionamento di un'antenna a spirale si basa sulla polarizzazione circolare, questo tipo di antenna è classificata come antenna a largo raggio. Di seguito i risultati ottenuti:

passo spirale S = 0,053 m;

lunghezza del giro elicoidale = 0,192 m;

raggio spirale = 0,03 m;

lunghezza spirale Lz = 0,567 m;

Coefficiente direzionale D = 30 dB;

resistenza ingresso antenna Rin = 31,7 Ohm;

numero di spire della spirale N = 6;

angolo di avvolgimento della spirale = 16 gradi;

diametro del disco dell'antenna = 0,652 m;

lunghezza d'onda operativa = 0,175 m.

Elenco delle fonti utilizzate

Aizenberg G.Z., Yampolsky V.G., Tereshin O.N. Antenne VHF - M.: Svyaz, 1971. In 2 parti.

Zhuk M.S., Molochkov Yu.B. Progettazione di lenti, scanner, antenne a largo raggio e dispositivi di alimentazione. - M.: Energia, 1973.- 440 p.

Voskresenskij D.I. Calcolo e progettazione di schiere di antenne e dei loro elementi radianti

Yurtsev O.A.,... Antenne a spirale. - M.: Radio sovietica, 1974. - 224 p.

"Linee di trasmissione delle onde centimetriche", parti I-II. Per. dall'inglese, ed. G. A. Remeza. Casa editrice "Sov.radio", 1961