Magnetická anténa: zařízení, pracovní princip, účel

Signál obsahující užitečné informace lze vytvořit pomocí generátoru. Jeho výkon lze zvýšit pomocí zesilovače a přenést na značnou vzdálenost k jinému korespondentovi. Přenos signálu provádí anténa.

Anténa-zařízení, které převádí elektromagnetickou vlnu na elektrický signál při určité frekvenci v přijímacím traktu, jakož i inverzní transformaci v přenosovém traktu.

Existuje mnoho typů antén. Mohou být klasifikovány podle konstrukce nebo podle principu činnosti, například. V druhém případě se rozlišují elektrické a magnetické antény. První jsou řízeny elektrickou složkou elektromagnetického pole( dále jen EMF) a druhá je magnetická.

V tomto článku budeme hovořit o magnetické anténě, její konstrukci a také princip práce.

Radiové vlny

Všechny antény pracují s určitým rozsahem vln. Vlny lze klasifikovat podle délky nebo frekvence. Současně stojí za zvážení, že délka je úměrná v opačném poměru frekvence.

Dále je tabulka shody typů rádiových vln s jejich parametry délky a frekvence.

Názvy vln jsou často nahrazeny názvy rozsahů. Například rozsah KV se nazývá rozsah krátkých vln.

Metrové, decimetrové, centimetrové a milimetrové vlny vstupují do rozsahu VHF-ultrakrátkých vln. Zařízení pracující s decimetrovými vlnami se nazývají antény DMV (dále jen analogicky).

Uplatnění

Druh antén reagujících na magnetickou složku pole našel široké uplatnění v jakémkoli průmyslu kvůli malým rozměrům a vlastnostem přenosu příjmu. Jejich konstrukce je nejčastěji opravdu velmi jednoduchá a je to pinová anténa (často používaná jako anténa pro auto), které mají malé rozměry ve srovnání například s logaritmickými anténami. Druhý druh antén se často vyskytuje v obytných budovách, kde poskytují televizní vysílání.

Hlavní výhodou magnetických antén je odolnost vůči elektrickému rušení. Poslední skutečnost umožňuje jejich použití ve všech městech, kde je vysoká koncentrace elektrických signálů.

Vazba

Nejjednodušší magnetická anténa ve svém složení má:

• jádro;
• induktor;
• rám cívky.

Na jádro je umístěn rám a induktor je navinut na rám.

Jádro takové antény je vyrobeno z magnetického materiálu. Nejčastěji z feritu s dobrými magnetickými vlastnostmi, které budou popsány níže.

Vinutí je vyrobeno z vodivého materiálu, jako je měď, a rám je naopak vyroben z izolačního materiálu, aby se vyloučily zbytečné kontakty závitů cívky a jádra.

Ve skutečnosti se ukazuje, že magnetická anténa je typická tlumivka známá každému amatérskému rádiu nebo osobě, která má dokonce nepřímý vztah k elektronice.

Teorie pole

Abychom pochopili princip činnosti takové antény, měli bychom opakovat základní informace o všem, co souvisí se signalizací na dálku.

Za prvé, elektromagnetické pole, jak název napovídá, zahrnuje dvě složky – magnetické a elektrické, které jsou neoddělitelně spojeny, a roviny těchto polí (pokud uvažujete vynecháním terminologických podrobností) jsou navzájem kolmé.

Za druhé, směr šíření daného pole je určen vektorem rychlosti, který je kolmý jak na vektor elektrického napětí (indukce), tak na vektor magnetického napětí (indukce) v trojrozměrném prostoru.

Proč lze vektor napětí nahradit indukčním vektorem? Protože veličiny těchto parametrů rovněž charakterizují pole konkrétního druhu a jsou navzájem úměrné.

Princip fungování antény ve tvaru písmene L

Oscilace (anténa je přenáší) vyzařuje jakýkoli předmět: dřevěnou hůl i kovový drát. Rozdíl je pouze ten, že kov vede elektřinu lépe, takže vibrace vyzařované drátem jsou znatelnější.

Proto lze nejjednodušší anténu sestavit z kusu výztuže. Získáte známou anténu ve tvaru písmene L. Pod vlivem elektromagnetického pole je v armatuře indukována elektromotorická síla, která je nějakým způsobem (vynecháním teoretických podrobností) příčina výskytu oscilace, stejně jako základna pro zesílení signálu.

Kov-materiál s dobrými elektrickými vlastnostmi. Proto je v armatuře indukována elektromotorická síla (EMF). Proto je řízena anténa ve tvaru písmene L elektrické složky pole.

Princip činnosti antény reagující na magnetické pole

Logicky, pokud kovová anténa ve tvaru písmene L reaguje na elektrickou složku pole, pak magnetická anténa reaguje na magnetickou složku elektromagnetického pole. Kvůli této skutečnosti bylo zařízení pojmenováno.

Anténa může být samozřejmě vyrobena z podélného kusu feromagnetu, ale je účinnější dát tomuto materiálu tvar rámu.

V takovém designu by magnetické pole také vytvořilo EMF, ale proměnnou. Anténa se změní na induktor, ve kterém je energie EMF přeměněna na elektrickou energii (to je hlavní úkol antény).

Velikost sugestivního EMF v rámečku závisí na jakou pozici je konstrukce vzhledem k rovině pole. EMF je maximální, pokud rovina závitů konstrukce směřuje ke stanici pracující se signálem. Pokud otočíte anténu kolem svislé osy( pohled shora), pak se v jedné rotaci objeví dvě maxima a dvě minima (nulové hodnoty) EMF.

Vzor směrovosti takové antény bude mít tvar nekonečna nebo osmičky.

Směrový diagram je grafické znázornění závislosti zisku na směru antény v určité rovině.

Zisk je hodnota vypočtená jako poměr hodnoty výstupního signálu k hodnotě vstupního signálu. Například poměr výstupního výkonu ke vstupnímu výkonu nebo výstupnímu napětí ke vstupu.

Směrový koeficient charakterizuje schopnost antény směrovat signál do určitého bodu. Například anténa kolíku používaná jako anténa pro auto má tento koeficient nízkou úroveň. Vyzařuje Thorovu vlnu všemi směry. Ale u směrových antén, jako je logoperiodický nebo zrcadlový, je tento koeficient mnohem vyšší.

Anténa ve tvaru rámu má také dobrý směrový koeficient. Tato vlastnost umožňuje použití takových zařízení ve speciální technice, jako je zařízení pro lov lišek.

Konstrukční vlastnosti

Velikost povodňové EMF je z velké části určena rozměry antény. I když je počet závitů navinutých na něm značný, pak s malými rozměry bude hodnota EMF stále nedostatečná pro provoz určitých přijímačů.

Pokud však do magnetických antén vložíte feritová jádra, hodnota EMF se výrazně zvýší. Jádro přispěje k uzavření více polních linií na sobě, to znamená, že díky jádru se pole zaměří na anténu, vytvoří silnější magnetický tok a vytvoří významný největší EMF.

Jádro vyrobené z magnetického materiálu

Abychom pochopili, z jakého magnetického materiálu by mělo být jádro instalováno do antény, je třeba prostudovat parametr magnetické permeability, který ukazuje, kolikrát je magnetické pole v konkrétním materiálu silnější než vnější pole.

Čím vyšší je indikátor magnetické permeability, tím lépe se tento magnetický materiál soustředí na pole.

Jádro přijímací magnetické antény má obvykle obdélníkový nebo kruhový průřez. Nejprve kvůli snadné výrobě. Za druhé, protože jádra tohoto tvaru se lépe soustředí na magnetické linie.

Poslední skutečnost ovlivňuje parametr, jako je efektivní magnetická permeabilita. Nemusí se shodovat s počáteční magnetickou permeabilitou, která je obvykle uvedena v dokumentaci jádra. Účinná magnetická permeabilita však závisí na počáteční.

Efektivní propustnost jádra tedy závisí na následujících ukazatelích:

• rozměry jádra;
• tvar jádra;
• počáteční magnetická propustnost materiálu, ze kterého je toto jádro Vyrobeno.

Například, pokud vezmeme v úvahu jádra se stejnou průřezovou plochou, ale různou délkou, pak vzorek s velkou délkou bude mít větší hodnotu efektivní propustnosti.

Mimochodem, závislost efektivní propustnosti na délce feritového jádra má například nelineární charakter. Na nějakou hodnotu délky jádra se propustnost zvyšuje u většiny značek feritu, ale pak část z nich jde do nasycení a růst se zastaví. Například Výrobky označené 1000nn, 600NN a 400nn nejdou dostatečně dlouho do nasycení, na rozdíl od 100nn a 50wh. To je důležité zvažte při vytváření domácí antény.

Účinnost antén

Účinnost přijímací antény reagující na magnetické pole přímo souvisí s platnou výškou. Jedná se o výšku umístění bodu, ze kterého vychází vyzařovaná oscilace antény, nad určitým bodem zemského povrchu.

Současná výška ovlivňuje EMF vytvořený v anténě. Čím vyšší je jeho hodnota, tím větší je EMF, tím slabší signály může anténa přijímat.

Na čem závisí skutečná výška antény reagující na magnetickou složku EMF?

1. Z efektivní propustnosti.
2. Oblasti průřezu jádra.
3. Počet závitů cívky.
4. Délky vinutí, které tvoří samotnou cívku.
5. Průměr vinutí.
6. Pracovní vlnová délka.

Skutečná výška antény bude vyšší, čím větší jsou první čtyři parametry výše uvedeného seznamu, a menší je rozdíl v průměru jádra antény a vinutého drátu. Čím menší je vlnová délka, tím větší je také výška.

Cívka antény

Z výše uvedených údajů lze odvodit důležitost vlivu induktoru na přijímací a vysílací vlastnosti jakékoli antény (například magnetické antény KV-pásma) reagující na magnetické pole.

Čím vyšší je kvalita induktoru, tím lepší je anténa. Kvalitativní parametr cívky se vyhodnocuje pomocí její Q-faktoru. Q je parametr vypočítaný jako poměr odporu cívky střídavého proudu k odporu indukčního prvku vůči stejnosměrnému proudu.

Odpor cívky vůči střídavému proudu závisí jak na indukčnosti samotné cívky, tak na frekvenci proudu. Chcete-li zvýšit Q-faktor cívky a s ní i přijímací a vysílací vlastnosti antény reagující na magnetické pole, můžete změnit její odpor vůči stejnosměrnému proudu. Například zvětšete průměr výsledných závitů cívky nebo samotného drátu, ze kterého je navinut.

Anténa pro FM vlny

To jedna z odrůd antén reagujících na magnetické pole. FM vlna je signál na 88 až 108 MHz.

K vytvoření takového designu budete potřebovat:

• upevňovací prvky, na které bude anténa instalována (například trubka);
• feritové jádro, které lze nasadit na konstrukci (na trubku);
• měděný drát pro vinutí a kontakty;
• připojovací kolíky pro připojení antény k přijímacímu zařízení;
• měděná fólie.

Před navinutím cívky je nutné ji izolovat od jádra elektrickou páskou nebo papírem navinutým na ferit. Poté se na izolaci položí vrstva fólie. Překrývá kroucení 1 cm a je izolován na překrývající se ploše stejnou elektrickou páskou, například. Takto je vytvořena obrazovka FM antény, na které je dále navinuto 25 otáček tvořících cívku, s vodiči na 7., 12. a 25.

Nahoře se vinutí překrývá s podobným fóliovým štítem. Zástěny – vnější a vnitřní - spojují se.

Konce vinutého drátu by měly být uspořádány do spojovacích kontaktů. Závěry z 12. a 25. zatáčky musí být připojeny k přijímači a ze 7. zatáčky-k zemi.

Anténa typu rámu

Pomocí koaxiálního kabelu a několika dalších zařízení můžete vyrobit tuto anténu, která může pracovat s různými frekvenčními rozsahy. Vše záleží na rozměrech konstrukce. Na základě tohoto zařízení můžete vytvořit anténu DMV pásma.

S jeho pomocí můžete přenášet signál do vzdálenosti 80 m a mezi jeho výhody patří snadná výroba a instalace a vysoká stabilita přenosu signálu.

Jaké materiály pro budete potřebovat vytvoření rámové antény?

1. Koaxiální kabel.
2. Dřevěné tyče.
3. Kondenzátor, jehož kapacita je 100 pF.
4. Koaxiální konektor.

Aby anténa fungovala stabilně, je nutné zajistit stabilitu kondenzátoru, to znamená izolovat jej od mechanických, povětrnostních a jiných vlivů.

Anténa je smyčka kabelu připojeného ke kondenzátoru. To může pracovat s mnoha frekvenčních rozsahů. Například s rozsahem KV. Čím větší je plocha smyčky (lepší, pokud je kruhového tvaru), tím větší je pokrytí přijímaného signálu.

Konstrukce je připevněna k dřevěnému stojanu vyrobenému z tyčí. Jak připojit anténu? Pomocí koaxiálního konektoru připojeného k výstupnímu vodiči.

Také v obvodu někdy zahrnují odpovídající transformátor.

GSM-standard

Na základě antény reagující na magnetické vlny vytvářejí zařízení pro příjem signálu GSM-standardu používaného v mobilní komunikaci.

Mnoho radioamatérů nezávisle shromažďuje magnetické GSM antény a instaluje je tam, kde je mobilní signál špatně přijímán. Například v chatkách.

Anténa pro provoz s komunikačním standardem GSM lze vyrobit z plastové vodovodní trubky, jednosměrného fóliového skleněného Textilu (tloušťka - 1,5-2 mm, šířka - 10 mm) a měděného drátu (průměr-1,5-2,5 mm).

Formát antény-logoperiodický. Taková domácí anténa má vysoký zisk a úzký vzor směrovosti.

Dále je nutné připojit anténní vibrátory (řezaný drát) ke sběrným linkám (dva proužky skleněného Textilu). Vibrátory musí být připájeny ke každé sběrné lince a poté propojeny linkami pomocí koaxiálního kabelu. Upevnění linek se provádí na plastové trubce.

Jak připojit anténu tohoto typu? Kabelový výstup lze připojit k zátěži ve formě televizního zařízení.

Závěr

Sestavení vlastní antény reagující na magnetickou složku EMF tedy není vůbec obtížné. Stačí dodržovat všechna doporučení, která jsou popsána výše, a vzít v úvahu elektromagnetické vlastnosti různých materiálů.

K vytvoření takového designu navíc nepotřebujete žádné speciální znalosti. Postačí základní informace o fyzikálních procesech probíhajících v různých prvcích, jako je induktor.