الهوائيات الحلزونية: الأنواع والصور

2024 مؤلف: Leah Sherlock | [email protected]. آخر تعديل: 2023-12-17 05:26

هوائي حلزوني ينتمي إلى فئة الهوائيات الموجية المتنقلة. نطاق التشغيل الرئيسي هو الديسيمتر والسنتيمتر. إنه ينتمي إلى فئة الهوائيات السطحية. عنصرها الرئيسي هو حلزوني متصل بخط متحد المحور. اللولب يخلق نمط إشعاع على شكل فصين ينبعثان على طول محوره في اتجاهات مختلفة.

الهوائيات الحلزونية أسطوانية ومسطحة ومخروطية. إذا كان عرض نطاق التشغيل المطلوب 50٪ أو أقل ، فسيتم استخدام حلزون أسطواني في الهوائي. يضاعف اللولب المخروطي نطاق الاستقبال مقارنة بالنطاق الأسطواني. والأخرى المسطحة تعطي بالفعل ميزة عشرين ضعفًا. الأكثر شيوعًا للاستقبال في نطاق تردد VHF كان هوائي راديو أسطواني مع استقطاب دائري وكسب إشارة خرج مرتفع.

جهاز هوائي

الجزء الرئيسي من الهوائي هو موصل ملفوف. هنا ، كقاعدة عامة ، يتم استخدام الأسلاك النحاسية أو النحاسية أو الفولاذية. مغذي متصل به. إنه مصمم لنقل إشارة من اللولب إلى الشبكة (المستقبل) والعكس بالعكس (المرسل). المغذيات من النوع المفتوح والمغلق. فتح نوع مغذياتأدلة موجية غير محمية. النوع المغلق له درع خاص ضد التداخل ، مما يجعل المجال الكهرومغناطيسي محميًا من التأثيرات الخارجية. اعتمادًا على تردد الإشارة ، يتم تحديد التصميم التالي للمغذيات:

- حتى 3 ميجا هرتز: شبكات سلكية محمية وغير محمية ؛

- 3 ميجا هرتز إلى 3 جيجا هرتز: أسلاك متحدة المحور ؛

- 3 جيجا هرتز إلى 300 جيجا هرتز: أدلة موجية معدنية وعازلة ؛

- أكثر من 300 جيجا هرتز: خطوط شبه بصرية.

عنصر آخر للهوائي هو العاكس. والغرض منه هو تركيز الإشارة على الحلزون. وهي مصنوعة اساسا من الالومنيوم. أساس الهوائي هو إطار ذو ثابت عازل منخفض ، مثل الرغوة أو البلاستيك.

حساب الأبعاد الرئيسية للهوائي

يبدأ حساب الهوائي الحلزوني بتحديد الأبعاد الرئيسية للحلزون. هم:

- عدد الدورات n ؛

- زاوية الانعطاف أ ؛

- القطر اللولبي D ؛

- درجة لولبية S ؛

- قطر العاكس 2D.

أول شيء يجب فهمه عند تصميم هوائي حلزوني هو أنه مرنان (مكبر للصوت) للموجة. كانت ميزته هي مقاومة المدخلات العالية.

يعتمد نوع الموجات المستثارة فيه على الأبعاد الهندسية لدائرة التضخيم. إن المنعطفات المجاورة للولب لها تأثير قوي جدًا على طبيعة الإشعاع. النسب المثلى:

D=λ / π ، حيث هي الطول الموجي ، π=3 ، 14

S=0 ، 25 λ

أ=12˚

لأنهي قيمة تختلف وتعتمد على التردد ، ثم يتم أخذ متوسط قيم هذا المؤشر المحسوبة بالصيغ في الحسابات:

λ min=c / f max ؛ λ max=c / f min ، حيث c=3 × 108m / sec. (سرعة الضوء) و f max، f min - المعامل الأقصى والأدنى لتردد الإشارة.

λ cf=1/2 (λ دقيقة + كحد أقصى)

n=L / S ، حيث L هو الطول الإجمالي للهوائي ، تحدده الصيغة:

L=(61˚ / Ω)2λ cf ، حيث هي الاتجاهية المعتمدة على الاستقطاب للهوائي (مأخوذة من الكتب المرجعية).

التصنيف حسب نطاق التشغيل

وفقًا لمدى التردد الرئيسي ، فإن أجهزة الإرسال والاستقبال هي:

1. ضيق النطاق. يعتمد عرض الحزمة ومقاومة المدخلات بشكل كبير على التردد. يشير هذا إلى أن الهوائي يمكن أن يعمل دون إعادة الضبط فقط في طيف طول موجي ضيق ، حوالي 10٪ من عرض النطاق النسبي.

2. مدى واسع. يمكن أن تعمل هذه الهوائيات على نطاق واسع من الترددات. لكن معلماتها الرئيسية (SOI ، نمط الإشعاع ، إلخ) لا تزال تعتمد على التغيير في الطول الموجي ، ولكن ليس بقدر المعلمات ضيقة النطاق.

3. تردد مستقل. يُعتقد أن المعلمات الرئيسية هنا لا تتغير عندما يتغير التردد. هذه الهوائيات لها منطقة نشطة. لديه القدرة على التحرك على طول الهوائي دون تغيير أبعاده الهندسية ، حسب التغير في الطول الموجي.

الأكثر شيوعًا هي الهوائيات الحلزونية من النوعين الثاني والثالث. النوع الأول يستخدم عندماهناك حاجة إلى زيادة "الوضوح" للإشارة عند تردد معين.

هوائي عصامي

تقدم الصناعة مجموعة متنوعة من الهوائيات. يمكن أن تختلف مجموعة متنوعة من الأسعار من بضع مئات إلى عدة آلاف روبل. هناك هوائيات للتلفزيون واستقبال الأقمار الصناعية والهاتف. ولكن يمكنك صنع هوائي حلزوني بيديك. إنها ليست بتلك الصعوبة. تحظى هوائيات Wi-Fi الحلزونية بشعبية خاصة.

إنها ذات صلة بشكل خاص عندما يكون من الضروري تضخيم الإشارة من جهاز التوجيه في بعض المنازل الكبيرة. للقيام بذلك ، تحتاج إلى سلك نحاسي بقطر 2-3 مم2وطوله 120 سم ، ومن الضروري عمل 6 لفات بقطر 45 مم. للقيام بذلك ، يمكنك استخدام أنبوب بالحجم المناسب. يناسب مقبض المجرفة جيدًا (له نفس القطر تقريبًا). نلف السلك ونحصل على حلزوني بستة لفات. نثني النهاية المتبقية بطريقة تمر تمامًا عبر محور اللولب ، "نكررها". نقوم بتمديد الجزء اللولبي بحيث تكون المسافة بين المنعطفات في حدود 28-30 مم. ثم ننتقل إلى تصنيع العاكس

لهذا الغرض ، قطعة من الألومنيوم مقاس 15 × 15 سم وسمكها 1.5 مم ستفي بالغرض. من هذا الفراغ نصنع دائرة بقطر 120 مم ، ونقطع الحواف غير الضرورية. حفر حفرة 2 مم في وسط الدائرة. نقوم بإدخال نهاية اللولب فيه ونلحم كلا الجزأين ببعضهما البعض. الهوائي جاهز. أنت الآن بحاجة إلى إزالة سلك الإشعاع من وحدة هوائي جهاز التوجيه. ولحام نهاية السلك معنهاية الهوائي الخارج من العاكس

433 ميغا هرتز ميزات الهوائي

بادئ ذي بدء ، يجب القول أن موجات الراديو بتردد 433 ميجاهرتز أثناء انتشارها تمتصها الأرض والعوائق المختلفة جيدًا. لإعادة الإرسال ، يتم استخدام أجهزة إرسال منخفضة الطاقة. كقاعدة عامة ، تستخدم أجهزة الأمان المختلفة هذا التردد. يتم استخدامه بشكل خاص في روسيا ، حتى لا تتدخل في الهواء. يتطلب الهوائي الحلزوني 433 ميجاهرتز كسب خرج أعلى.

ميزة أخرى لاستخدام معدات الإرسال والاستقبال هذه هي أن موجات هذا النطاق لديها القدرة على إضافة مراحل الموجات المباشرة والمنعكسة من السطح. يمكن أن يؤدي ذلك إلى زيادة قوة الإشارة أو إضعافها. مما سبق ، يمكننا أن نستنتج أن اختيار "أفضل" استقبال يعتمد على الإعداد الفردي لموضع الهوائي.

هوائي محلي الصنع 433 ميجاهرتز

من السهل صنع هوائي حلزوني 433 ميجاهرتز بيديك. إنها مضغوطة للغاية. للقيام بذلك ، تحتاج إلى قطعة صغيرة من الأسلاك النحاسية أو النحاسية أو الفولاذية. يمكنك أيضًا استخدام الأسلاك فقط. يجب أن يكون قطر السلك 1 مم. نقوم بفك 17 لفة على مغزل يبلغ قطره 5 مم. نمد اللولب بحيث يكون طوله 30 مم. بهذه الأبعاد ، نقوم باختبار الهوائي لاستقبال الإشارة. من خلال تغيير المسافة بين المنعطفات ، عن طريق مد وضغط اللولب ، نحقق جودة إشارة أفضل. لكن عليك أن تعرف أن مثل هذا الهوائي حساس جدًا للأشياء المختلفة ،قربها

هوائي استقبال UHF

الهوائيات الحلزونية UHF ضرورية لاستقبال إشارة تلفزيونية. حسب تصميمها ، فهي تتكون من جزأين: عاكس ولولب

من الأفضل استخدام النحاس في الحلزون - فهو يتمتع بمقاومة أقل ، وبالتالي ، فقد أقل للإشارة. الصيغ لحسابها:

- إجمالي طول اللولب L=30000 / f ، حيث تردد الإشارة f (MHz) ؛

- الملعب الحلزوني S=0.24 لتر ؛

- قطر الملف D=0، 31 / L؛

- قطر السلك اللولبي د ≈ 0.01L ؛

- قطر العاكس 0.8 nS ، حيث n- عدد المنعطفات ؛

- المسافة إلى الشاشة ع=0 ، 2 لتر.

ربح:

K=10 × lg (15 (1 / L) 2nS / L)

الكأس العاكس مصنوع من الألومنيوم.

أنواع أخرى من معدات الإرسال والاستقبال

الهوائيات الحلزونية المخروطية والمسطحة أقل شيوعًا. ويرجع ذلك إلى صعوبة تصنيعها ، على الرغم من أنها تتمتع بأفضل الخصائص من حيث إرسال الإشارات واستقبالها. لا يتشكل إشعاع مثل هذه المرسلات من جميع المنعطفات ، ولكن فقط من قبل أولئك الذين يكون طولهم قريبًا من الطول الموجي.

في هوائي مسطح ، يتكون الخط الحلزوني على شكل خط من سلكين ملتوي في لولب. في هذه الحالة ، يتم إثارة المنعطفات المجاورة في الطور في وضع الموجة المتنقلة. هذا يؤدي إلى حقيقة أن مجال إشعاع مع استقطاب دائري يتم إنشاؤه باتجاه محور الهوائي ، مما يسمح لك بإنشاء نطاق تردد واسع. هناك هوائيات مسطحة مع ما يسمى اللولبيةأرخميدس. يسمح هذا الشكل المعقد بزيادة كبيرة في نطاق تردد الإرسال من 0.8 إلى 21 جيجاهرتز.

مقارنة بين الهوائيات الحلزونية وذات الاتجاه العالي

الفرق الرئيسي بين اللولب والهوائي الاتجاهي هو أنه أصغر. هذا يجعلها أخف وزنا ، مما يسمح بالتثبيت بجهد بدني أقل. عيبه هو نطاق أضيق من ترددات الاستقبال والإرسال. كما أن لديها مخطط إشعاع أضيق ، مما يتطلب "البحث" عن أفضل موقع في الفضاء من أجل استقبال مرضٍ. ميزتها التي لا شك فيها هي بساطة التصميم. الإضافة الكبيرة هي القدرة على ضبط الهوائي عن طريق تغيير درجة الملف والطول الكلي للولب.

هوائي قصير

للحصول على صدى أفضل في الهوائي ، من الضروري أن يكون الطول "الممدود" للجزء الحلزوني قريبًا قدر الإمكان من قيمة الطول الموجي. ولكن لا ينبغي أن يكون أقل من الطول الموجي (λ). وبالتالي ، يمكن أن تصل إلى 11 مترًا ، وينطبق هذا على نطاق الموجات الديكامترية (HF). في هذه الحالة ، سيكون الهوائي طويلًا جدًا ، وهو أمر غير مقبول. تتمثل إحدى طرق زيادة طول الموصل في تثبيت ملف تمديد عند قاعدة جهاز الاستقبال. خيار آخر هو تغذية مسار الموالف في الدائرة. وتتمثل مهمتها في مطابقة إشارة خرج مرسل محطات الراديو مع الهوائي في جميع ترددات التشغيل. عند التحدث بلغة بسيطة ، يعمل الموالف كمضخم للإشارة الواردة من جهاز الاستقبال. يستخدم هذا المخطط في هوائيات السيارة ، حيث يكون حجم العنصر الذي يستقبل الموجة الراديوية مهمًا جدًا.

الخلاصة

أصبحت الهوائيات الحلزونية شائعة جدًا في العديد من مجالات الاتصالات الإلكترونية. بفضلهم ، يتم إجراء الاتصالات الخلوية. يتم استخدامها أيضًا في التلفزيون وحتى في الاتصالات الراديوية في الفضاء السحيق. من التطورات الواعدة لتقليل حجم الهوائي استخدام عاكس مخروطي ، مما يجعل من الممكن زيادة طول الموجة المستقبلة مقارنةً بعاكس تقليدي. ومع ذلك ، هناك أيضًا عيب يتمثل في انخفاض طيف تردد التشغيل. ومن الأمثلة المثيرة للاهتمام أيضًا الهوائي الحلزوني المخروطي "ثنائي الاتجاه" ، والذي يسمح لك بالعمل في نطاق ترددي واسع ، بسبب تكوين غشاء اتجاهي متناحٍ. هذا لأن خط الطاقة في شكل كابل من سلكين يوفر تغييرًا سلسًا في الممانعة.