Mit einem Generator kann ein Signal erzeugt werden, das nützliche Informationen enthält. Seine Leistung kann mit Hilfe eines Verstärkers erhöht und über eine beträchtliche Entfernung zu einem anderen Korrespondenten übertragen werden. Das Signal wird von einer Antenne übertragen.
Antenne ist ein Gerät, das eine elektromagnetische Welle in ein elektrisches Signal mit einer bestimmten Frequenz im Empfangspfad umwandelt, sowie eine Rückwandlung im Sendepfad.
Es gibt viele Arten von Antennen. Sie können beispielsweise nach Design oder nach Funktionsprinzip klassifiziert werden. Im letzteren Fall werden elektrische und magnetische Antennen unterschieden. Erstere werden von der elektrischen Komponente des elektromagnetischen Feldes (im Folgenden als EMF bezeichnet) gesteuert, letztere von der magnetischen.
Dieser Artikel konzentriert sich auf die Magnetantenne, ihr Design sowie das Funktionsprinzip.
Radiowellen
Alle Antennen arbeiten mit einem bestimmten Wellenbereich. Wellen können nach Länge oder nach Frequenz klassifiziert werden. Zu beachten ist, dass die Länge umgekehrt proportional zur Frequenz ist.
Das Folgende ist eine Entsprechungstabelle zwischen den Arten von Funkwellen und ihren Längen- und Frequenzparametern.
| Art der Wellen | Wellenlänge, m | Frequenz |
| Extra lang | 105-104 | 3-30 kHz |
| Lang | 104-103 | 30-300 kHz |
| Durchschnitt | 103-102 | 300 kHz - 3 MHz |
| Kurz | 100-10 | 3-30 MHz |
| Zähler | 10-1 | 30-300MHz |
| Dezimeter | 1-0, 1 | 300 MHz – 3 GHz |
| Zentimeter | 0, 1-0, 01 | 3-30GHz |
| Millimeter | 0, 01-0, 001 | 30-300GHz |
Oft werden Wellennamen durch Bereichsnamen ersetzt. Beispielsweise wird das Kurzwellenband als HF-Band bezeichnet.
Meter-, Dezimeter-, Zentimeter- und Millimeterwellen sind im UKW-Bereich enth alten - Ultrakurzwellen. Geräte, die mit Dezimeterwellen arbeiten, werden als UHF-Antennen bezeichnet (im Folgenden - analog).
Bewerbung
Die Art der Antennen, die auf die magnetische Komponente des Feldes ansprechen, hat eine weite Verbreitung gefundenAnwendung in jeder Art von Industrie aufgrund kleiner Abmessungen und Empfangs-Sende-Eigenschaften. Ihr Design ist oft wirklich sehr einfach und ist eine Stabantenne (oft als Antenne für ein Auto verwendet), die im Vergleich zu beispielsweise logarithmischen Antennen klein ist. Der letztgenannte Antennentyp findet sich häufig in Wohngebäuden, wo sie Fernsehübertragungen liefern.
Der Hauptvorteil von Magnetantennen ist die Immunität gegenüber elektrischen Störungen. Letzteres ermöglicht den Einsatz in jeder Stadt, in der es eine hohe Konzentration elektrischer Signale gibt.
Design
Die einfachste Magnetantenne enthält:
- core;
- Induktor;
- Spulenrahmen.
Ein Rahmen wird auf den Kern gelegt und ein Induktor wird auf den Rahmen gewickelt.
Der Kern einer solchen Antenne besteht aus magnetischem Material. Meistens aus Ferrit, das gute magnetische Eigenschaften hat, worauf später eingegangen wird.
Die Wicklung besteht aus einem leitfähigen Material wie Kupfer, während der Rahmen aus einem isolierenden Material besteht, um unnötige Kontakte zwischen den Windungen der Spule und dem Kern zu vermeiden.
Tatsächlich stellt sich heraus, dass die Magnetantenne eine typische Drossel ist, die jedem Funkamateur oder sogar indirekt mit Elektronik verwandten Personen bekannt ist.
Feldtheorie
Um das Funktionsprinzip einer solchen Antenne zu verstehen, sollten Sie die Grundlagen wiederholenInformationen zu allem, was mit der Übertragung von Signalen auf Distanz zu tun hat.
Erstens umfasst das elektromagnetische Feld, wie der Name schon sagt, zwei Komponenten – magnetische und elektrische, die untrennbar miteinander verbunden sind, und die Ebenen dieser Felder (wenn wir sprechen, terminologische Details weglassen) stehen senkrecht zueinander.
Zweitens wird die Ausbreitungsrichtung dieses Feldes durch den Geschwindigkeitsvektor bestimmt, der sowohl zum Vektor der elektrischen Intensität (Induktion) als auch zum Vektor der magnetischen Intensität (Induktion) im dreidimensionalen Raum senkrecht steht.
Warum kann der Intensitätsvektor durch den Induktionsvektor ersetzt werden? Denn die Werte dieser Parameter charakterisieren gleichermaßen das Feld der einen oder anderen Art und sind proportional zueinander.
Das Funktionsprinzip der L-förmigen Antenne
Schwingungen (sie werden von der Antenne übertragen) werden von jedem Objekt ausgesendet: sowohl einem Holzstab als auch einem Metalldraht. Der einzige Unterschied besteht darin, dass Metall den Strom besser leitet, sodass die vom Draht ausgehenden Vibrationen stärker wahrnehmbar sind.
Daher kann die einfachste Antenne aus einem Stück Armierung zusammengesetzt werden. Es wird sich herausstellen, dass die L-förmige Antenne jedem bekannt ist. Unter der Wirkung eines elektromagnetischen Feldes wird im Anker eine elektromotorische Kraft induziert, die in gewisser Weise (ohne theoretische Details) die Ursache von Schwingungen sowie die Grundlage für die Verstärkung des Signals ist.
Metall ist ein Material mit guten elektrischen Eigenschaften. Deshalb wird im Anker eine elektromotorische Kraft (EMK) induziert. Folglich,die L-förmige Antenne der elektrischen Komponente des Feldes gesteuert wird.
Das Funktionsprinzip einer Antenne, die auf ein Magnetfeld reagiert
Wenn die L-förmige Metallantenne auf die elektrische Komponente des Feldes reagiert, reagiert die magnetische Antenne logischerweise auf die magnetische Komponente des elektromagnetischen Feldes. Aufgrund dieser Tatsache erhielt das Gerät seinen Namen.
Eine Antenne kann natürlich aus einem Längsstück eines Ferromagneten hergestellt werden, aber es ist effizienter, diesem Material die Form eines Rahmens zu geben.
In diesem Design erzeugt das Magnetfeld auch eine EMF, aber eine Variable. Die Antenne wird zu einem Induktor, in dem die EMF-Energie in elektrische Energie umgewandelt wird (das ist die Hauptaufgabe der Antenne).
Der Wert der induzierten EMF im Rahmen hängt von der Position der Struktur relativ zur Feldebene ab. Die EMF ist maximal, wenn die Ebene der Spulen der Struktur auf die mit dem Signal arbeitende Station gerichtet ist. Dreht man die Antenne um die Hochachse (Draufsicht), so hat sie bei einer Umdrehung zwei Maxima und zwei Minima (Nullwerte) der EMK.
Das Strahlungsmuster einer solchen Antenne hat die Form von Unendlich oder Acht.
Das Strahlungsdiagramm ist eine grafische Darstellung der Abhängigkeit des Gewinns von der Ausrichtung der Antenne in einer bestimmten Ebene.
Gain ist ein Wert, der als Verhältnis des Werts des Ausgangssignals zum Wert des Eingangssignals berechnet wird. Zum Beispiel das Verhältnis von Ausgangsleistung zu EingangsleistungLeistung oder Ausgangsspannung zum Eingang.
Der Richtfaktor charakterisiert die Fähigkeit einer Antenne, ein Signal auf einen bestimmten Punkt zu richten. Beispielsweise ist dieser Koeffizient für eine Stiftantenne, die als Antenne für ein Auto verwendet wird, auf einem niedrigen Niveau. Er strahlt eine torusförmige Welle in alle Richtungen aus. Aber für Richtantennen wie logarithmisch-periodische oder reflektierende Antennen ist dieser Koeffizient viel höher.
Die Antenne in Form eines Rahmens hat auch eine gute Richtwirkung. Diese Eigenschaft erlaubt den Einsatz solcher Geräte in Spezialgeräten wie Fuchsjagdgeräten.
Designmerkmale
Die Größe der induzierten EMF wird weitgehend durch die Größe der Antenne bestimmt. Selbst wenn die Anzahl der darauf gewickelten Windungen erheblich ist, reicht der EMV-Wert bei kleinen Abmessungen für den Betrieb bestimmter Empfänger nicht aus.
Aber wenn man Ferritkerne in die magnetischen Antennen einfügt, wird der EMF-Wert deutlich ansteigen. Der Kern wird dazu beitragen, mehr Feldlinien um sich selbst zu schließen, das heißt, dank des Kerns wird das Feld auf die Antenne konzentriert, wodurch ein stärkerer magnetischer Fluss entsteht und eine signifikante EMF erzeugt wird.
Kern aus magnetischem Material
Um zu verstehen, welcher Magnetkern in der Antenne installiert werden sollte, müssen Sie den Parameter der magnetischen Permeabilität untersuchen, der angibt, wie oft das Magnetfeld in einem bestimmten Material stärker ist als das externe Feld.
Je höher die RatePermeabilität, desto besser konzentriert das magnetische Material das Feld auf sich.
Der Kern der magnetischen Empfangsantenne hat normalerweise einen rechteckigen oder runden Querschnitt. Erstens wegen der einfachen Herstellung. Zweitens aufgrund der Tatsache, dass Kerne dieser Form magnetische Linien besser auf sich konzentrieren.
Die letzte Tatsache beeinflusst einen Parameter wie die effektive magnetische Permeabilität. Sie stimmt möglicherweise nicht mit der anfänglichen magnetischen Permeabilität überein, die normalerweise in der Dokumentation für den Kern angegeben ist. Die effektive Durchlässigkeit hängt jedoch von der anfänglichen ab.
Daher hängt die effektive Permeabilität des Kerns von folgenden Indikatoren ab:
- Kernabmessungen;
- Kernform;
- anfängliche magnetische Permeabilität des Materials, aus dem dieser Kern besteht.
Wenn wir zum Beispiel Kerne mit der gleichen Querschnittsfläche, aber unterschiedlichen Längen betrachten, dann hat eine Probe mit einer größeren Länge einen größeren Wert der effektiven Permeabilität.
Übrigens ist die Abhängigkeit der effektiven Permeabilität beispielsweise von der Länge eines Ferritkerns nichtlinear. Bis zu einem bestimmten Wert der Kernlänge nimmt die Permeabilität bei den meisten Ferritsorten zu, einige gehen dann aber in Sättigung und Wachstumsstopps. Beispielsweise gehen Produkte mit den Markierungen 1000НН, 600НН und 400НН im Gegensatz zu 100НН und 50ВЧ nicht lange in die Sättigung. Dies ist wichtig, wenn Sie eine selbstgebaute Antenne erstellen.
Antennenwirkungsgrad
Effizienz einer Empfangsantenne, die auf ein Magnetfeld anspricht,steht in direktem Zusammenhang mit der tatsächlichen Höhe. Das ist die Höhe des Punktes, aus dem die von der Antenne ausgesendete Schwingung über einem bestimmten Punkt auf der Erdoberfläche austritt.
Die tatsächliche Höhe beeinflusst die in der Antenne erzeugte EMF. Je höher der Wert, desto größer die EMF, desto schwächere Signale kann die Antenne empfangen.
Was bestimmt die effektive Höhe der Antenne, die auf die magnetische Komponente der EMF reagiert?
- Aus effektiver Durchlässigkeit.
- Schnittfläche des Kerns.
- Anzahl der Spulenwindungen.
- Die Länge der Wicklung, aus der die Spule selbst besteht.
- Wickeldurchmesser.
- Betriebswellenlänge.
Die effektive Höhe der Antenne ist umso größer, je größer die ersten vier Parameter der obigen Liste sind, sowie je kleiner die Differenz zwischen den Durchmessern von Antennenkern und Wickeldraht ist. Je kürzer die Wellenlänge, desto höher ist auch die Höhe.
Antennenspule
Aus den obigen Daten können wir auf die Bedeutung des Einflusses der Induktivität auf die Empfangs- und Sendeeigenschaften jeder Antenne (z. B. einer HF-Magnetantenne), die auf ein Magnetfeld anspricht, schließen.
Je höher die Qualität des Induktors, desto besser funktioniert die Antenne. Der Qualitätsparameter des Coils wird anhand seines Qualitätsfaktors geschätzt. Der Qualitätsfaktor ist ein Parameter, der als Verhältnis des Widerstands der Spule gegen Wechselstrom zum Widerstand des induktiven Elements gegen Gleichstrom berechnet wird.
Der Widerstand einer Wechselstromspule hängt von beiden abdie Induktivität der Spule selbst und die Frequenz des Stroms. Um die Güte der Spule und damit die Sende-Empfangs-Eigenschaften der auf ein Magnetfeld ansprechenden Antenne zu erhöhen, können Sie deren Widerstand gegen Gleichstrom verändern. Zum Beispiel, um den Durchmesser der resultierenden Windungen der Spule oder des Drahtes selbst, aus dem sie gewickelt wird, zu vergrößern.
UKW-Antenne
Dies ist eine Art Antenne, die auf ein Magnetfeld reagiert. Die FM-Welle ist ein Signal mit einer Frequenz zwischen 88 und 108 MHz.
Um dieses Design zu erstellen, benötigen Sie:
- Befestigungselemente, an denen die Antenne installiert wird (z. B. ein Rohr);
- Ferritkern, der auf die Struktur (auf das Rohr) gesetzt werden kann;
- Kupferdraht für Wicklung und Kontakte;
- Anschlussstifte zum Anschluss der Antenne an das Empfangsgerät;
- Kupferfolie.
Bevor die Spule gewickelt wird, muss sie mit Isolierband oder Papier, das um den Ferrit gewickelt wird, vom Kern isoliert werden. Dann wird eine Schicht Folie auf die Isolierung gelegt. Es überlappt eine Windung von 1 cm und wird im Überlappungsbereich zB mit dem gleichen Isolierband isoliert. So entsteht der UKW-Antennenschirm, auf den dann 25 Windungen zu einer Spule gewickelt werden, mit Zuleitungen auf der 7., 12. und 25. Windung.
Von oben ist die Wicklung mit einem ähnlichen Folienschirm abgedeckt. Bildschirme - extern und intern - sind miteinander verbunden.
Die Enden des Wickeldrahtes sollten in Verbindungskontakten angeordnet werden. Die Schlussfolgerungen aus der 12. und 25. Umdrehung müssen mit dem Empfänger und aus der 7. Umdrehung mit Masse verbunden werden.
Ringantenne
Mit Hilfe eines Koaxialkabels und etwas Zubehör können Sie diese Antenne herstellen, die mit verschiedenen Frequenzbändern arbeiten kann. Es hängt alles von den Abmessungen der Struktur ab. Auf der Grundlage dieses Geräts können Sie eine UHF-Antenne erstellen.
Es kann verwendet werden, um ein Signal über eine Entfernung von bis zu 80 m zu übertragen, und seine Vorteile umfassen eine einfache Herstellung und Installation sowie eine hohe Signalübertragungsstabilität.
Welche Materialien braucht man für eine Rahmenantenne?
- Koaxialkabel.
- Holzriegel.
- Ein Kondensator mit einer Kapazität von 100pF.
- Koaxialstecker.
Damit die Antenne stabil funktioniert, ist es notwendig, die Stabilität des Kondensators zu gewährleisten, dh ihn vor mechanischen, Witterungs- und anderen Einflüssen zu isolieren.
Die Antenne ist eine Kabelschleife, die mit einem Kondensator verbunden ist. Es kann mit vielen Frequenzbereichen arbeiten. Zum Beispiel mit dem HF-Band. Je größer die Fläche der Schleife (besser rund), desto größer die Abdeckung des empfangenen Signals.
Das Design ist auf einem Holzständer aus Stangen montiert. Wie schließe ich eine Antenne an? Mit einem Koaxialstecker, der an die Ausgangsleitung angeschlossen ist.
Außerdem ist manchmal ein passender Transformator in der Sch altung enth alten.
GSM-Standard
Basierend auf einer Antenne, die auf magnetische Wellen reagiert, werden Geräte geschaffen, um ein Signal des GSM-Standards zu empfangen,die im Mobilfunk verwendet wird.
Viele Funkamateure bauen eigenständig magnetische GSM-Antennen zusammen und installieren sie dort, wo das Mobilfunksignal schlecht empfangen wird. Zum Beispiel in Datschen.
Eine Antenne für die Arbeit mit dem GSM-Kommunikationsstandard kann aus einem Kunststoffwasserrohr, einseitiger Glasfaserfolie (Dicke - 1,5-2 mm, Breite - 10 mm) und Kupferdraht (Durchmesser - 1,5-2,0 mm) bestehen, 5 mm).
Das Antennenformat ist logarithmisch-periodisch. Eine solche selbstgebaute Antenne hat einen hohen Gewinn und ein enges Strahlungsmuster.
Als nächstes müssen Sie die Antennenschwinger (Schnittdraht) mit den Sammelleitungen (zwei Glasfaserstreifen) verbinden. An jede Sammelleitung müssen Vibratoren gelötet werden, und dann werden die Leitungen mit einem Koaxialkabel miteinander verbunden. Die Leitungen sind an einem Kunststoffrohr befestigt.
Wie wird dieser Antennentyp angeschlossen? Der Kabelauslass kann mit einem Verbraucher in Form eines TV-Gerätes verbunden werden.
Schlussfolgerung
Daher ist es überhaupt nicht schwierig, eine eigene Antenne zusammenzubauen, die auf die magnetische Komponente der EMF reagiert. Es reicht aus, alle oben beschriebenen Empfehlungen zu befolgen und die elektromagnetischen Eigenschaften verschiedener Materialien zu berücksichtigen.
Außerdem sind keine besonderen Kenntnisse erforderlich, um eine solche Struktur zu erstellen. Grundlegende Informationen über die physikalischen Prozesse, die in verschiedenen Elementen wie einem Induktor ablaufen, reichen aus.
