Een signaal met nuttige informatie kan worden gemaakt met behulp van een generator. Het vermogen ervan kan worden verhoogd met behulp van een versterker en over een aanzienlijke afstand naar een andere correspondent worden verzonden. Het signaal wordt verzonden door een antenne.
Antenne is een apparaat dat een elektromagnetische golf omzet in een elektrisch signaal met een bepaalde frequentie in het ontvangstpad, evenals omgekeerde conversie in het transmissiepad.
Er zijn veel soorten antennes. Ze kunnen bijvoorbeeld worden ingedeeld naar ontwerp of naar werkingsprincipe. In het laatste geval worden elektrische en magnetische antennes onderscheiden. De eerstgenoemde worden bestuurd door de elektrische component van het elektromagnetische veld (hierna EMF genoemd) en de laatstgenoemde respectievelijk door het magnetische.
Dit artikel gaat over de magnetische antenne, het ontwerp en het werkingsprincipe.
Radiogolven
Alle antennes werken met een bepaald golfbereik. Golven kunnen worden ingedeeld op lengte of op frequentie. Opgemerkt moet worden dat de lengte omgekeerd evenredig is met de frequentie.
Het volgende is een tabel met correspondentie tussen de soorten radiogolven en hun parameters van lengte en frequentie.
| Soort golven | Golflengte, m | Frequentie |
| Extra lang | 105-104 | 3-30 kHz |
| Lang | 104-103 | 30-300 kHz |
| Gemiddeld | 103-102 | 300 kHz - 3 MHz |
| Korte | 100-10 | 3-30 MHz |
| Meter | 10-1 | 30-300MHz |
| Decimeters | 1-0, 1 | 300 MHz – 3 GHz |
| Centimeter | 0, 1-0, 01 | 3-30GHz |
| Millimeter | 0, 01-0, 001 | 30-300GHz |
Vaak worden golfnamen vervangen door bereiknamen. De kortegolfband wordt bijvoorbeeld HF-band genoemd.
Meter-, decimeter-, centimeter- en millimetergolven zijn inbegrepen in het VHF-bereik - ultrakorte golven. Apparaten die werken met decimetergolven worden UHF-antennes genoemd (hierna - naar analogie).
Toepassing
Het type antennes dat reageert op de magnetische component van het veld heeft een bredetoepassing in elke soort industrie door kleine afmetingen en ontvangst-zendeigenschappen. Hun ontwerp is vaak echt heel eenvoudig en is een staafantenne (vaak gebruikt als antenne voor een auto), die klein is in vergelijking met bijvoorbeeld logaritmische antennes. Het laatste type antenne wordt vaak aangetroffen in woongebouwen, waar ze televisie-uitzendingen verzorgen.
Het belangrijkste voordeel van magnetische antennes is de immuniteit voor elektrische interferentie. Door dit laatste feit kunnen ze worden gebruikt in elke stad met een hoge concentratie aan elektrische signalen.
Ontwerp
De eenvoudigste magnetische antenne bevat:
- kern;
- inductor;
- coil frame.
Er wordt een frame op de kern geplaatst en een spoel wordt op het frame gewikkeld.
De kern van zo'n antenne is gemaakt van magnetisch materiaal. Meestal van ferriet, dat goede magnetische eigenschappen heeft, wat later zal worden besproken.
De wikkeling is gemaakt van een geleidend materiaal zoals koper, terwijl het frame is gemaakt van een isolerend materiaal om onnodige contacten tussen de windingen van de spoel en de kern te voorkomen.
In feite blijkt de magnetische antenne een typische choke te zijn, bekend bij elke radioamateur of persoon die zelfs indirect met elektronica te maken heeft.
Veldtheorie
Om het werkingsprincipe van een dergelijke antenne te begrijpen, moet u de basis herhalen:informatie over alles met betrekking tot het verzenden van signalen op afstand.
Ten eerste omvat het elektromagnetische veld, zoals de naam al aangeeft, twee componenten - magnetisch en elektrisch, die onlosmakelijk met elkaar verbonden zijn, en de vlakken van deze velden (als we praten, terminologische details weglatend) staan loodrecht op elkaar.
Ten tweede wordt de voortplantingsrichting van dit veld bepaald door de snelheidsvector, die loodrecht staat op zowel de vector voor elektrische intensiteit (inductie) als de vector voor magnetische intensiteit (inductie) in de driedimensionale ruimte.
Waarom kan de intensiteitsvector worden vervangen door de inductievector? Omdat de waarden van deze parameters het veld van de een of andere soort gelijkelijk karakteriseren en evenredig zijn aan elkaar.
Het werkingsprincipe van de L-vormige antenne
Trillingen (ze worden uitgezonden door de antenne) worden uitgezonden door elk object: zowel een houten stok als een metalen draad. Het enige verschil is dat metaal elektriciteit beter geleidt, dus de trillingen die door de draad worden uitgezonden, zijn beter merkbaar.
Daarom kan de eenvoudigste antenne worden samengesteld uit een stuk wapening. Het zal de L-vormige antenne voor iedereen bekend blijken te zijn. Onder de werking van een elektromagnetisch veld wordt een elektromotorische kracht in het anker geïnduceerd, wat op de een of andere manier (met weglating van theoretische details) de oorzaak van oscillaties is, evenals de basis voor het versterken van het signaal.
Metaal is een materiaal met goede elektrische eigenschappen. Daarom wordt er een elektromotorische kracht (EMF) in het anker geïnduceerd. Vervolgens,de L-vormige antenne van de elektrische component van het veld wordt bestuurd.
Het werkingsprincipe van een antenne die reageert op een magnetisch veld
Logischerwijs, als de L-vormige metalen antenne reageert op de elektrische component van het veld, dan reageert de magnetische antenne op de magnetische component van het elektromagnetische veld. Vanwege dit feit kreeg het apparaat zijn naam.
Een antenne kan natuurlijk gemaakt worden van een langsstuk van een ferromagneet, maar het is efficiënter om dit materiaal de vorm van een frame te geven.
In dit ontwerp zal het magnetische veld ook een EMF creëren, maar een variabele. De antenne zal veranderen in een spoel, waarin de EMF-energie wordt omgezet in elektrische energie (dit is de hoofdtaak van de antenne).
De waarde van de geïnduceerde EMV in het frame hangt af van de positie van de structuur ten opzichte van het veldvlak. De EMF is maximaal als het vlak van de spoelen van de structuur is gericht op het station dat met het signaal werkt. Als je de antenne rond de verticale as draait (bovenaanzicht), dan heeft hij in één omwenteling twee maxima en twee minima (nulwaarden) van de EMF.
Het stralingspatroon van zo'n antenne zal de vorm hebben van oneindig of cijfer acht.
Het stralingspatroon is een grafische weergave van de afhankelijkheid van de versterking van de richting van de antenne in een bepaald vlak.
Gain is een waarde die wordt berekend als de verhouding tussen de waarde van het uitgangssignaal en de waarde van het ingangssignaal. Bijvoorbeeld de verhouding tussen uitgangsvermogen en ingangvermogen of uitgangsspanning naar ingang.
De richtingsfactor kenmerkt het vermogen van een antenne om een signaal naar een specifiek punt te sturen. Voor een pin-antenne die als antenne voor een auto wordt gebruikt, ligt deze coëfficiënt bijvoorbeeld op een laag niveau. Het stra alt een torusvormige golf uit in alle richtingen. Maar voor directionele antennes zoals log-periodieke of reflecterende antennes is deze coëfficiënt veel hoger.
De antenne in de vorm van een frame heeft ook een goede gerichtheid. Deze eigenschap maakt het gebruik van dergelijke apparaten in speciale uitrusting mogelijk, zoals uitrusting voor de jacht op vossen.
Ontwerpkenmerken
De grootte van de geïnduceerde EMF wordt grotendeels bepaald door de grootte van de antenne. Zelfs als het aantal windingen erop aanzienlijk is, zal de EMF-waarde bij kleine afmetingen nog steeds onvoldoende zijn voor de werking van bepaalde ontvangers.
Maar als u ferrietkernen in de magnetische antennes introduceert, zal de EMF-waarde aanzienlijk toenemen. De kern zal bijdragen aan het sluiten van meer veldlijnen op zichzelf, dat wil zeggen, dankzij de kern zal het veld worden geconcentreerd op de antenne, waardoor een krachtigere magnetische flux ontstaat en een aanzienlijke EMF wordt gegenereerd.
Kern van magnetisch materiaal
Om te begrijpen welke magnetische kern in de antenne moet worden geïnstalleerd, moet u de magnetische permeabiliteitsparameter bestuderen, die aangeeft hoe vaak het magnetische veld in een bepaald materiaal sterker is dan het externe veld.
Hoe hoger het tariefpermeabiliteit, hoe beter het magnetische materiaal het veld op zichzelf concentreert.
De kern van de magnetische ontvangstantenne heeft meestal een rechthoekig of rond gedeelte. Ten eerste vanwege het gemak van productie. Ten tweede vanwege het feit dat kernen van deze vorm magnetische lijnen beter op zichzelf kunnen concentreren.
Het laatste feit beïnvloedt zo'n parameter als effectieve magnetische permeabiliteit. Het v alt mogelijk niet samen met de initiële magnetische permeabiliteit, die meestal wordt aangegeven in de documentatie voor de kern. De effectieve permeabiliteit hangt echter af van de oorspronkelijke.
De effectieve doorlaatbaarheid van de kern hangt dus af van de volgende indicatoren:
- kernafmetingen;
- kernvorm;
- initiële magnetische permeabiliteit van het materiaal waaruit deze kern is gemaakt.
Als we bijvoorbeeld kernen beschouwen met dezelfde dwarsdoorsnede maar verschillende lengtes, dan zal een monster met een langere lengte een grotere waarde van effectieve permeabiliteit hebben.
Trouwens, de afhankelijkheid van effectieve permeabiliteit van bijvoorbeeld de lengte van een ferrietkern is niet-lineair. Tot een bepaalde waarde van de kernlengte neemt de permeabiliteit voor de meeste soorten ferriet toe, maar dan raken sommige van hen verzadiging en stopt de groei. Producten met markeringen 1000НН, 600НН en 400НН gaan bijvoorbeeld niet lang in verzadiging, in tegenstelling tot 100НН en 50ВЧ. Dit is belangrijk om te overwegen bij het maken van een zelfgemaakte antenne.
Antenne efficiëntie
Efficiëntie van een ontvangstantenne die reageert op een magnetisch veld,is direct gerelateerd aan de werkelijke hoogte. Dit is de hoogte van het punt van waaruit de oscillatie die door de antenne wordt uitgezonden naar buiten komt, boven een bepaald punt op het aardoppervlak.
De werkelijke hoogte is van invloed op de EMF die in de antenne wordt gegenereerd. Dienovereenkomstig, hoe hoger de waarde, hoe groter de EMF, hoe zwakker signalen de antenne kan ontvangen.
Wat bepa alt de effectieve hoogte van de antenne die reageert op de magnetische component van de EMF?
- Van effectieve permeabiliteit.
- Sectiegebied van de kern.
- Aantal spoelwindingen.
- De lengte van de wikkeling waaruit de spoel zelf bestaat.
- Wikkeldiameter.
- Werkingsgolflengte.
De effectieve hoogte van de antenne is hoe hoger, hoe groter de eerste vier parameters van de bovenstaande lijst, en hoe kleiner het verschil tussen de diameters van de antennekern en de wikkeldraad. Hoe korter de golflengte, hoe hoger ook de hoogte.
Antenne spoel
Uit de bovenstaande gegevens kunnen we concluderen over het belang van de invloed van de inductor op de ontvangst- en zendeigenschappen van elke antenne (bijvoorbeeld een magnetische HF-antenne) die reageert op een magnetisch veld.
Hoe hoger de kwaliteit van de spoel, hoe beter de antenne werkt. De kwaliteitsparameter van de spoel wordt geschat met behulp van zijn kwaliteitsfactor. De kwaliteitsfactor is een parameter die wordt berekend als de verhouding van de weerstand van de spoel tot AC en de weerstand van het inductieve element tot DC.
De weerstand van een AC-spoel hangt van beide afde inductantie van de spoel zelf en de frequentie van de stroom. Om de kwaliteitsfactor van de spoel te verhogen, en daarmee de zend-ontvangsteigenschappen van de antenne die reageert op een magnetisch veld, kunt u de weerstand tegen gelijkstroom wijzigen. Bijvoorbeeld om de diameter van de resulterende windingen van de spoel of de draad zelf, waaruit deze is gewikkeld, te vergroten.
FM-antenne
Dit is een type antenne dat reageert op een magnetisch veld. De FM-golf is een signaal met een frequentie tussen 88 en 108 MHz.
Om dit ontwerp te maken, heb je nodig:
- bevestigingsmiddelen waarop de antenne wordt geïnstalleerd (bijvoorbeeld een pijp);
- ferrietkern die op de structuur (op de buis) kan worden geplaatst;
- koperdraad voor wikkeling en contacten;
- verbindingspinnen voor het aansluiten van de antenne op het ontvangende apparaat;
- koperfolie.
Voordat u de spoel opwindt, moet u deze van de kern isoleren met isolatietape of papier dat om het ferriet is gewikkeld. Vervolgens wordt er een laag folie op de isolatie geplaatst. Het overlapt een winding van 1 cm en is geïsoleerd in het overlapgebied met bijvoorbeeld dezelfde isolatietape. Dit is hoe het FM-antennescherm wordt gemaakt, waarop vervolgens 25 windingen worden gewikkeld, die een spoel vormen, met draden op de 7e, 12e en 25e winding.
Van bovenaf is de wikkeling bedekt met een soortgelijk foliescherm. Schermen - extern en intern - zijn met elkaar verbonden.
De uiteinden van de wikkeldraad moeten in verbindingscontacten worden geplaatst. De conclusies van de 12e en 25e bocht moeten worden aangesloten op de ontvanger en van de 7e bocht - op de grond.
Lusantenne
Met behulp van een coaxkabel en een paar accessoires kun je deze antenne maken, die met verschillende frequentiebanden kan werken. Het hangt allemaal af van de afmetingen van de constructie. Op basis van dit apparaat kunt u een UHF-antenne maken.
Het kan worden gebruikt om een signaal over een afstand tot 80 m te verzenden, en de voordelen zijn onder meer het gemak van fabricage en installatie, evenals een hoge stabiliteit van de signaaloverdracht.
Welke materialen heb je nodig om een lusantenne te maken?
- Coaxkabel.
- Houten staven.
- Een condensator met een capaciteit van 100pF.
- Coaxiale connector.
Om de antenne stabiel te laten werken, is het noodzakelijk om de stabiliteit van de condensator te waarborgen, dat wil zeggen, deze te isoleren van mechanische, weers- en andere invloeden.
De antenne is een kabellus die is aangesloten op een condensator. Het kan met veel frequentiebereiken werken. Bijvoorbeeld met de HF-band. Hoe groter het gebied van de lus (beter als het rond is), hoe groter de dekking van het ontvangen signaal.
Het ontwerp is gemonteerd op een houten standaard gemaakt van staven. Hoe een antenne aansluiten? Met een coaxiale connector aangesloten op de uitgangsdraad.
Er wordt soms ook een bijpassende transformator in het circuit opgenomen.
GSM-standaard
Gebaseerd op een antenne die reageert op magnetische golven, worden apparaten gemaakt om een signaal van de GSM-standaard te ontvangen,die wordt gebruikt in mobiele communicatie.
Veel radioamateurs assembleren onafhankelijk magnetische GSM-antennes en installeren ze waar het mobiele signaal slecht wordt ontvangen. Bijvoorbeeld in datsja's.
Een antenne voor het werken met de GSM-communicatiestandaard kan worden gemaakt van een kunststof waterleiding, eenzijdige folie glasvezel (dikte - 1,5-2 mm, breedte - 10 mm) en koperdraad (diameter - 1,5-2, 5 mm).
Het antenneformaat is log-periodiek. Zo'n zelfgemaakte antenne heeft een hoge gain en een smal stralingspatroon.
Vervolgens moet je de antennevibrators (afgeknipte draad) verbinden met de verzamelleidingen (twee stroken glasvezel). Op elke verzamellijn moeten vibrators worden gesoldeerd, waarna de lijnen met een coaxkabel met elkaar worden verbonden. De leidingen zijn bevestigd op een kunststof buis.
Hoe sluit ik dit type antenne aan? De kabeluitgang kan worden aangesloten op een belasting in de vorm van een tv-apparaat.
Conclusie
Het is dus helemaal niet moeilijk om je eigen antenne in elkaar te zetten die reageert op de magnetische component van de EMF. Het volstaat om alle hierboven beschreven aanbevelingen op te volgen en rekening te houden met de elektromagnetische eigenschappen van verschillende materialen.
Bovendien is er geen speciale kennis nodig om zo'n structuur te creëren. Basisinformatie over de fysieke processen die plaatsvinden in verschillende elementen, zoals een inductor, is voldoende.
