सर्पिल एंटेना: प्रकार और तस्वीरें

2024 लेखक: Leah Sherlock | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2023-12-17 05:37

सर्पिल एंटीना ट्रैवलिंग वेव एंटेना के वर्ग से संबंधित है। इसकी मुख्य ऑपरेटिंग रेंज डेसीमीटर और सेंटीमीटर है। यह सतह एंटेना के वर्ग के अंतर्गत आता है। इसका मुख्य तत्व एक समाक्षीय रेखा से जुड़ा एक सर्पिल है। सर्पिल अलग-अलग दिशाओं में अपनी धुरी के साथ उत्सर्जित दो पालियों के रूप में एक विकिरण पैटर्न बनाता है।

सर्पिल एंटेना बेलनाकार, सपाट और शंक्वाकार होते हैं। यदि आवश्यक ऑपरेटिंग रेंज की चौड़ाई 50% या उससे कम है, तो एंटीना में एक बेलनाकार हेलिक्स का उपयोग किया जाता है। शंक्वाकार हेलिक्स बेलनाकार की तुलना में रिसेप्शन रेंज को दोगुना कर देता है। और फ्लैट वाले पहले से ही बीस गुना लाभ देते हैं। वीएचएफ आवृत्ति रेंज में रिसेप्शन के लिए सबसे लोकप्रिय गोलाकार ध्रुवीकरण और उच्च आउटपुट सिग्नल लाभ के साथ एक बेलनाकार रेडियो एंटीना था।

एंटीना डिवाइस

एंटीना का मुख्य भाग कुंडलित चालक होता है। यहां, एक नियम के रूप में, तांबे, पीतल या स्टील के तार का उपयोग किया जाता है। इससे एक फीडर जुड़ा हुआ है। इसे हेलिक्स से नेटवर्क (रिसीवर) और इसके विपरीत (ट्रांसमीटर) तक सिग्नल संचारित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। फीडर खुले और बंद प्रकार के होते हैं। खुले प्रकार के फीडर हैंअशिक्षित वेवगाइड्स। एक बंद प्रकार में हस्तक्षेप के खिलाफ एक विशेष ढाल होती है, जो विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र को बाहरी प्रभावों से सुरक्षित बनाती है। सिग्नल की आवृत्ति के आधार पर, फीडरों का निम्नलिखित डिज़ाइन निर्धारित किया जाता है:

- 3 मेगाहर्ट्ज तक: परिरक्षित और बिना परिरक्षित वायर्ड नेटवर्क;

- 3 मेगाहर्ट्ज से 3 गीगाहर्ट्ज़: समाक्षीय तार;

- 3GHz से 300GHz: मेटल और डाइइलेक्ट्रिक वेवगाइड;

- 300 GHz से अधिक: अर्ध-ऑप्टिकल लाइनें।

एंटीना का एक अन्य तत्व परावर्तक था। इसका उद्देश्य सिग्नल को हेलिक्स पर केंद्रित करना है। इसे मुख्य रूप से एल्युमिनियम से बनाया जाता है। एंटेना का आधार एक कम ढांकता हुआ स्थिरांक वाला फ्रेम होता है, जैसे कि फोम या प्लास्टिक।

एंटीना के मुख्य आयामों की गणना

सर्पिल एंटेना की गणना हेलिक्स के मुख्य आयामों को निर्धारित करने के साथ शुरू होती है। वे हैं:

- घुमावों की संख्या n;

- टर्न एंगल ए;

- सर्पिल व्यास डी;

- सर्पिल एस की पिच;

- परावर्तक व्यास 2डी.

पेचदार एंटेना डिजाइन करते समय समझने वाली पहली बात यह है कि यह एक तरंग का गुंजयमान यंत्र (एम्पलीफायर) है। इसकी विशेषता उच्च इनपुट प्रतिबाधा थी।

इसमें उत्तेजित तरंगों का प्रकार प्रवर्धन परिपथ के ज्यामितीय आयामों पर निर्भर करता है। सर्पिल के पड़ोसी घुमावों का विकिरण की प्रकृति पर बहुत गहरा प्रभाव पड़ता है। इष्टतम अनुपात:

D=λ/π, जहां तरंग दैर्ध्य है, π=3, 14

एस=0, 25

ए=12˚

क्योंकिλ एक मान है जो भिन्न होता है और आवृत्ति पर निर्भर करता है, तो सूत्रों द्वारा गणना किए गए इस सूचक के औसत मान गणना में लिए जाते हैं:

λ मिनट=सी/एफ अधिकतम; λ अधिकतम=c/f मिनट, जहाँ c=3×108 मी/सेकंड। (प्रकाश की गति) और f अधिकतम, f मिनट - सिग्नल आवृत्ति का अधिकतम और न्यूनतम पैरामीटर।

λ cf=1/2(λ मिनट+ λ अधिकतम)

n=एल/एस, जहां एल एंटीना की कुल लंबाई है, सूत्र द्वारा निर्धारित:

L=(61˚/Ω)2 cf, जहां एंटीना की ध्रुवीकरण-निर्भर दिशा है (संदर्भ पुस्तकों से ली गई)।

ऑपरेटिंग रेंज द्वारा वर्गीकरण

मुख्य आवृत्ति रेंज के अनुसार, ट्रांसीवर हैं:

1. नैरोबैंड। बीम की चौड़ाई और इनपुट प्रतिबाधा अत्यधिक आवृत्ति पर निर्भर हैं। इससे पता चलता है कि ऐन्टेना केवल एक संकीर्ण तरंगदैर्घ्य स्पेक्ट्रम में, सापेक्ष बैंडविड्थ का लगभग 10%, बिना पुनर्ट्यूनिंग के काम कर सकता है।

2. विस्तृत श्रृंखला। ऐसे एंटेना व्यापक आवृत्ति स्पेक्ट्रम पर काम कर सकते हैं। लेकिन उनके मुख्य पैरामीटर (SOI, विकिरण पैटर्न, आदि) अभी भी तरंग दैर्ध्य में परिवर्तन पर निर्भर करते हैं, लेकिन उतने नहीं जितने नैरोबैंड वाले होते हैं।

3. आवृत्ति स्वतंत्र। ऐसा माना जाता है कि आवृत्ति बदलने पर यहां मुख्य पैरामीटर नहीं बदलते हैं। इन एंटेना में एक सक्रिय क्षेत्र होता है। यह तरंग दैर्ध्य में परिवर्तन के आधार पर, अपने ज्यामितीय आयामों को बदले बिना एंटीना के साथ आगे बढ़ने की क्षमता रखता है।

दूसरे और तीसरे प्रकार के पेचदार एंटेना सबसे आम हैं। प्रथम प्रकार का प्रयोग तब किया जाता है जबएक निश्चित आवृत्ति पर संकेत की बढ़ी हुई "स्पष्टता" की आवश्यकता है।

स्व-निर्मित एंटीना

उद्योग कई प्रकार के एंटेना प्रदान करता है। विभिन्न प्रकार की कीमतें कुछ सौ से लेकर कई हजार रूबल तक भिन्न हो सकती हैं। टेलीविजन, सैटेलाइट रिसेप्शन, टेलीफोनी के लिए एंटेना हैं। लेकिन आप अपने हाथों से एक सर्पिल एंटीना बना सकते हैं। इतना भी मुश्किल नहीं है। पेचदार वाई-फाई एंटेना विशेष रूप से लोकप्रिय हैं।

वे विशेष रूप से प्रासंगिक होते हैं जब किसी बड़े घर में राउटर से सिग्नल को बढ़ाना आवश्यक होता है। ऐसा करने के लिए, आपको 2-3 मिमी 2 के क्रॉस सेक्शन और 120 सेमी की लंबाई के साथ तांबे के तार की आवश्यकता है। 45 मिमी के व्यास के साथ 6 मोड़ बनाना आवश्यक है। ऐसा करने के लिए, आप उपयुक्त आकार की एक ट्यूब का उपयोग कर सकते हैं। एक फावड़ा संभाल अच्छी तरह से फिट बैठता है (इसका व्यास लगभग समान है)। हम तार को हवा देते हैं और छह मोड़ के साथ एक सर्पिल प्राप्त करते हैं। हम शेष छोर को इस तरह से मोड़ते हैं कि यह सर्पिल की धुरी से होकर गुजरता है, इसे "दोहराव" करता है। हम पेंच वाले हिस्से को खींचते हैं ताकि घुमावों के बीच की दूरी 28-30 मिमी के भीतर हो। फिर हम परावर्तक के निर्माण के लिए आगे बढ़ते हैं।

इसके लिए 15 × 15 सेमी आकार और 1.5 मिमी मोटा एल्यूमीनियम का एक टुकड़ा करेगा। इस रिक्त से हम 120 मिमी के व्यास के साथ एक सर्कल बनाते हैं, अनावश्यक किनारों को काटते हैं। सर्कल के केंद्र में 2 मिमी का छेद ड्रिल करें। हम इसमें सर्पिल का अंत डालते हैं और दोनों भागों को एक दूसरे से मिलाते हैं। एंटीना तैयार है। अब आपको राउटर के एंटीना मॉड्यूल से विकिरण तार को हटाने की जरूरत है। और तार के अंत को मिलाप करेंपरावर्तक से निकलने वाले एंटीना का अंत।

433 मेगाहर्ट्ज एंटीना विशेषताएं

सबसे पहले, यह कहा जाना चाहिए कि उनके प्रसार के दौरान 433 मेगाहर्ट्ज की आवृत्ति वाली रेडियो तरंगें जमीन और विभिन्न बाधाओं द्वारा अच्छी तरह से अवशोषित होती हैं। इसके पुन: संचरण के लिए कम शक्ति वाले ट्रांसमीटरों का उपयोग किया जाता है। एक नियम के रूप में, विभिन्न सुरक्षा उपकरण इस आवृत्ति का उपयोग करते हैं। यह विशेष रूप से रूस में उपयोग किया जाता है, ताकि हवा में हस्तक्षेप न किया जा सके। 433 मेगाहर्ट्ज पेचदार एंटीना को उच्च आउटपुट लाभ की आवश्यकता होती है।

ऐसे ट्रांसीवर उपकरण का उपयोग करने की एक और विशेषता यह है कि इस श्रेणी की तरंगों में सतह से प्रत्यक्ष और परावर्तित तरंगों के चरणों को जोड़ने की क्षमता होती है। यह या तो सिग्नल की शक्ति को बढ़ा सकता है या इसे कमजोर कर सकता है। ऊपर से, हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि "सर्वश्रेष्ठ" रिसेप्शन का चुनाव एंटीना की स्थिति की व्यक्तिगत सेटिंग पर निर्भर करता है।

घर का बना 433 मेगाहर्ट्ज एंटीना

अपने हाथों से 433 मेगाहर्ट्ज पेचदार एंटीना बनाना आसान है। वह बहुत कॉम्पैक्ट है। ऐसा करने के लिए, आपको तांबे, पीतल या स्टील के तार का एक छोटा टुकड़ा चाहिए। आप सिर्फ तार का उपयोग भी कर सकते हैं। तार का व्यास 1 मिमी होना चाहिए। हम 5 मिमी के व्यास के साथ एक खराद का धुरा पर 17 घुमाते हैं। हम हेलिक्स को फैलाते हैं ताकि इसकी लंबाई 30 मिमी हो। इन आयामों के साथ, हम सिग्नल रिसेप्शन के लिए एंटीना का परीक्षण करते हैं। घुमावों के बीच की दूरी को बदलकर, हेलिक्स को खींचकर और संपीड़ित करके, हम बेहतर सिग्नल गुणवत्ता प्राप्त करते हैं। लेकिन आपको यह जानने की जरूरत है कि ऐसा एंटीना विभिन्न वस्तुओं के प्रति बहुत संवेदनशील होता है,उसके करीब लाया।

UHF एंटीना प्राप्त कर रहा है

टेलीविज़न सिग्नल प्राप्त करने के लिए UHF पेचदार एंटेना आवश्यक हैं। उनके डिजाइन के अनुसार, उनमें दो भाग होते हैं: एक परावर्तक और एक सर्पिल।

हेलिक्स के लिए तांबे का उपयोग करना बेहतर है - इसका प्रतिरोध कम होता है और इसलिए, कम सिग्नल हानि होती है। इसकी गणना के लिए सूत्र:

- स्पाइरल L=30000/f की कुल लंबाई, जहां f- सिग्नल फ्रीक्वेंसी (मेगाहर्ट्ज);

- हेलिक्स पिच एस=0.24 एल;

- कुंडल व्यास D=0, 31/L;

- सर्पिल तार व्यास d 0.01L;

- परावर्तक व्यास 0.8 nS, जहां n- घुमावों की संख्या;

- स्क्रीन से दूरी H=0, 2 L.

लाभ:

K=10×lg(15(1/L)2nS/L)

रिफ्लेक्टर कप एल्यूमीनियम का बना होता है।

अन्य प्रकार के ट्रांसीवर उपकरण

शंक्वाकार और सपाट पेचदार एंटेना कम आम हैं। यह उनके निर्माण की कठिनाई के कारण है, हालांकि सिग्नल ट्रांसमिशन और रिसेप्शन के मामले में उनके पास सबसे अच्छी विशेषताएं हैं। ऐसे ट्रांसमीटरों का विकिरण सभी घुमावों से नहीं, बल्कि केवल उन्हीं द्वारा बनता है जिनकी लंबाई तरंग दैर्ध्य के करीब होती है।

समतल एंटेना में पेचदार रेखा को दो तार वाली रेखा के रूप में सर्पिल में घुमाया जाता है। इस मामले में, आसन्न मोड़ यात्रा तरंग मोड में चरण में उत्साहित होते हैं। यह इस तथ्य की ओर जाता है कि वृत्ताकार ध्रुवीकरण के साथ एक विकिरण क्षेत्र एंटीना की धुरी की ओर बनाया जाता है, जिससे आप एक विस्तृत आवृत्ति बैंड बना सकते हैं। तथाकथित सर्पिल के साथ फ्लैट एंटेना हैंआर्किमिडीज। यह जटिल आकार 0.8 से 21 GHz तक संचरण आवृत्ति रेंज में उल्लेखनीय वृद्धि की अनुमति देता है।

पेचदार और अत्यधिक दिशात्मक एंटेना की तुलना

हेलिक्स और डायरेक्शनल एंटेना के बीच मुख्य अंतर यह है कि यह छोटा होता है। यह इसे हल्का बनाता है, जो कम शारीरिक प्रयास के साथ स्थापना की अनुमति देता है। इसका नुकसान आवृत्तियों को प्राप्त करने और संचारित करने की एक संकीर्ण सीमा है। इसमें एक संकीर्ण विकिरण पैटर्न भी है, जिसके लिए संतोषजनक स्वागत के लिए अंतरिक्ष में सर्वोत्तम स्थिति के लिए "खोज" की आवश्यकता होती है। इसका निस्संदेह लाभ डिजाइन की सादगी है। एक बड़ा प्लस कुंडल की पिच और सर्पिल की कुल लंबाई को बदलकर एंटीना को ट्यून करने की क्षमता है।

लघु एंटीना

एंटीना में बेहतर अनुनाद के लिए, यह आवश्यक है कि पेचदार भाग की "लम्बी" लंबाई तरंग दैर्ध्य मान के जितना संभव हो उतना करीब हो। लेकिन यह तरंग दैर्ध्य (λ) से कम नहीं होना चाहिए। इस प्रकार, 11 मीटर तक पहुंच सकता है। यह एचएफ बैंड के लिए सच है। इस मामले में, एंटीना बहुत लंबा होगा, जो अस्वीकार्य है। कंडक्टर की लंबाई बढ़ाने का एक तरीका रिसीवर के आधार पर एक एक्सटेंशन कॉइल स्थापित करना है। एक अन्य विकल्प सर्किट में ट्यूनर पथ को फीड करना है। इसका कार्य सभी ऑपरेटिंग आवृत्तियों पर एंटीना के साथ रेडियो स्टेशनों के ट्रांसमीटर के आउटपुट सिग्नल का मिलान करना है। सरल भाषा में बोलते हुए, ट्यूनर रिसीवर से आने वाले सिग्नल के लिए एक एम्पलीफायर के रूप में कार्य करता है। इस योजना का उपयोग कार एंटेना में किया जाता है, जहां रेडियो तरंग प्राप्त करने वाले तत्व का आकार बहुत महत्वपूर्ण होता है।

निष्कर्ष

सर्पिल एंटेना इलेक्ट्रॉनिक संचार के कई क्षेत्रों में बहुत लोकप्रिय हो गए हैं। उनके लिए धन्यवाद, सेलुलर संचार किया जाता है। उनका उपयोग टेलीविजन में और यहां तक कि गहरे अंतरिक्ष रेडियो संचार में भी किया जाता है। एंटीना के आकार को कम करने के लिए आशाजनक विकासों में से एक शंकु परावर्तक का उपयोग था, जो एक पारंपरिक परावर्तक की तुलना में प्राप्त तरंग दैर्ध्य की लंबाई को बढ़ाना संभव बनाता है। हालांकि, एक खामी भी है, जो ऑपरेटिंग आवृत्ति के स्पेक्ट्रम में कमी में व्यक्त की गई है। इसके अलावा एक दिलचस्प उदाहरण "टू-वे" शंक्वाकार पेचदार एंटीना है, जो आपको एक आइसोट्रोपिक दिशात्मक डायाफ्राम के गठन के कारण एक व्यापक आवृत्ति स्पेक्ट्रम में काम करने की अनुमति देता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि दो-तार केबल के रूप में विद्युत लाइन प्रतिबाधा में एक सहज परिवर्तन प्रदान करती है।