DIY-Spiralantenne. Selbstgebaute Antennen: Outdoor, Heimzusatz. Änderung des Antennendesigns

Einführung

Helixantennen sind aus dem heutigen Stand der Funkkommunikationstechnik nicht mehr wegzudenken. Diese Art von Antennensystemen wird aufgrund ihrer charakteristischen Eigenschaften eingesetzt: breitbandige, elliptische Feldpolarisation bei kleinen Abmessungen und einfachem Design.

Spiralantennen werden sowohl unabhängig als auch als Elemente eines Antennenarrays verwendet und speisen beispielsweise eine Spiegelantenne, was den Vorteilen von Spiralantennen eine Richtwirkung verleiht.

Благодаря свойству эллиптической поляризации спиральные антенны нашли применение в техники космической связи, поскольку, в ряде случаев поляризация принимаемого сигнала может быть случайной, например, от объектов, положение которых в пространстве изменяется или может быть произвольным (эти объекты могут быть: самолёты, ракеты, спутники usw.)

Beim Radar ermöglichen Antennen mit rotierender Polarisation die Reduzierung von Störungen durch Reflexionen von Niederschlägen und von der Erdoberfläche, da die Richtung des elektrischen Feldstärkevektors umgekehrt wird.

Ein Feld mit rotierender Polarisation kann auch verwendet werden, wenn dieselbe Antenne zum Senden und Empfangen verwendet wird, um die Isolation zwischen den Kanälen zu erhöhen (in diesem Fall müssen das gesendete und das empfangene Feld die entgegengesetzte Drehrichtung haben).

Derzeit werden Wendelantennen häufig als Antennen für persönliche Kommunikationsgeräte verwendet. Ein erheblicher Anteil von Mobiltelefonen, Fernsprechgeräten und Mobilfunkstationen enthält in ihrer Konstruktion Wendelantennen, die im Modus senkrecht zur Strahlungsachse arbeiten.

Derzeit werde ich die Strahlungsmuster flacher spiralförmiger und zylindrischer SAs untersuchen, ihre Abhängigkeit von der Länge analysieren und Richtungsänderungen bei der Änderung von Antennenparametern verfolgen. Vergleichen Sie auch die Eigenschaften der SA untereinander und mit anderen Antennentypen.

Zu Beginn jedes Abschnitts wird eine bestimmte Art von Zertifizierungsstelle vergeben. Darüber hinaus werden die Ergebnisse der Computeranalyse für verschiedene Modi und Typen vorgestellt. Alle Berechnungen und Darstellungen werden im Programm MathCAD 2001i durchgeführt.

Es ist geplant, Programme zur einfachsten Berechnung der Eigenschaften einer Wendelantenne in Anwendungen einzubinden.

Ein Merkmal der SA-Theorie ist die Komplexität der Berechnung des Antennenfeldes.

Von den verschiedenen Designs von elliptischen Polarisationsbandantennen ist die von Kraus 1947 vorgeschlagene Spiralantenne und ihre verschiedenen Modifikationen die am weitesten verbreitete.

Um die aufgeführten Eigenschaften und Parameter des SA in einem weiten Frequenzbereich berechnen zu können, ist es notwendig, die Abhängigkeit der Phasengeschwindigkeiten von Stromwellen, die sich spiralförmig entlang des Drahtes ausbreiten, von der Geometrie und Frequenz der Spannung zu ermitteln spannend die Spirale.

Viele Arbeiten widmeten sich der Berechnung der Phasengeschwindigkeit einer Stromwelle, die sich entlang eines Spiraldrahts ausbreitet, und der Feststellung der Abhängigkeit der Phasengeschwindigkeiten von der Geometrie und Frequenz der die Spirale anregenden Spannung; der erste Versuch, dieses Problem zu lösen, stammt von Pocklington Nachdem er bereits 1897 das Problem der Bestimmung der Phasengeschwindigkeit einer elektromagnetischen Welle, die sich entlang eines geraden Drahtes und entlang eines Rings ausbreitet, gelöst hatte, versuchte er, die Frage der Ausbreitung einer elektromagnetischen Welle entlang einer Spirale zu betrachten. Dies gelang ihm in einigen Sonderfällen. Abgesehen von einzelnen Arbeiten in dieser Richtung, die sich mit der Ausbreitung elektromagnetischer Wellen in Spulen befassen, entstand das Interesse an diesem Thema Ende der 40er Jahre im Zusammenhang mit der weit verbreiteten Verwendung von Spiralen als verlangsamende Strukturen.

Kapitel 1. Arten von Helixantennen

1.1 Arten von Helixantennen

Unter den verschiedenen Arten von Breitbandantennen nehmen verschiedene Wendelantennen einen wichtigen Platz ein. Wendelantennen sind niedrig- und mittelgerichtete Breitbandantennen mit elliptischer und kontrollierter Polarisation. Sie werden als unabhängige Antennen, Erreger von Hohlleiter-Hornantennen mit elliptischer und kontrollierter Polarisation sowie als Elemente von Antennenarrays verwendet.

Spiralantennen sind Oberflächenwellenantennen. Basierend auf der Art der Führung (Verzögerungssystem) und der Art und Weise, wie der Betrieb in einem weiten Frequenzbereich gewährleistet wird, können sie unterteilt werden in:

· zylindrische regelmäßige, bei denen die geometrischen Parameter (Steigung, Radius, Durchmesser des Drahtes) über die gesamte Länge konstant sind und die Breitbandigkeit auf das Vorhandensein einer Phasengeschwindigkeitsdispersion zurückzuführen ist;

· gleichwinklig oder frequenzunabhängig (konisch, flach);

· unregelmäßig, was alle anderen Arten von Spiralantennen einschließt.

Abb.1.1. 3 unregelmäßige Helixantennen:

a – flach mit konstanter gewundener Tonhöhe (archimedisch);

b – konisch mit konstanter Windungssteigung;

c – auf der Oberfläche eines Rotationsellipsoids mit konstantem Windungswinkel.

Abb.1.1.4 Unregelmäßige zylindrische Helixantenne (variabler Pitch)

Abhängig von der Anzahl der Durchgänge (Zweige) und der Art der Wicklung können Wendelantennen ein- oder mehradrig mit einseitiger oder doppelseitiger (Gegen-)Wicklung sein.

Das Fehlen oder Vorhandensein einer zusätzlichen Verlangsamung der Phasengeschwindigkeit und die Art ihrer Implementierung ermöglichen es, Spiralantennen in die folgenden Typen zu unterteilen:

· aus einem glatten Draht in einem homogenen Dielektrikum (Luft),

· aus einem Draht mit eigener Verzögerung (Impedanz-Wendelantennen),

· aus Draht mit eigener Verzögerung und Dielektrikum (Impedanzspiral-Dielektrikum-Antennen).

Reis. 1.1.5 Helix-Antennen mit zusätzlicher Verlangsamung:

a – Impedanz;

b,c – Spiraldielektrikum;

d – Impedanz Spiral-Dielektrikum.

Eine der Haupteigenschaften von Wendelantennen ist ihre Fähigkeit, in einem breiten Frequenzband mit einem Überlappungskoeffizienten von 1,5 bis 10 oder mehr zu arbeiten. Alle Wendelantennen sind Wanderwellenantennen, aber ein Umstand allein bestimmt nicht den Betrieb von Wendelantennen im Frequenzbereich mit einem solchen Überlappungskoeffizienten.

Der Betrieb von Single-Pass-Antennen mit regelmäßiger zylindrischer Spirale und deren Modifikationen im Frequenzbereich ist aufgrund ihrer Dispersionseigenschaften möglich, aufgrund derer in einem weiten Frequenzbereich die Phasengeschwindigkeit des Feldes entlang der Spiralachse nahe bei liegt Die Lichtgeschwindigkeit ist gering, die Reflexion am freien Ende der Spirale ist gering, die Wellenlänge im Spiraldraht ist ungefähr gleich der Windungslänge.

Bei mehradrigen zylindrischen Wendelantennen wird der Betriebsbereich durch die Unterdrückung der nächstniedrigeren und -höheren Wellentypen in ihnen weiter erweitert, wodurch das Strahlungsmuster des Haupttyps verzerrt wird.

Spiralantennen mit Einwegwicklung senden ein Feld mit elliptischer, nahezu kreisförmiger Polarisation aus. Die Drehrichtung des Feldvektors entspricht der Windungsrichtung der Spirale. Um eine lineare und kontrollierte Polarisation zu erreichen, werden Spiralantennen mit doppelseitiger (Gegen-)Wicklung verwendet.

Abb.1.1.6. Gleichwinklige Spiralantennen mit doppelseitiger (Gegen-)Wicklung: a – konischer Vierleiter; b – flacher Dreier.

Die Form frequenzunabhängiger (flacher und konischer gleichwinkliger) Spiralantennen wird nur durch die Winkel bestimmt. Jede Wellenlänge innerhalb des Betriebsbereichs entspricht einem Strahlungsabschnitt mit konstanter Form und konstanten elektrischen Abmessungen. Daher bleiben Strahlungsmusterbreite und Eingangsimpedanz über sehr weite Frequenzbereiche (10:1 ... 20:1) annähernd konstant.

Um eine unidirektionale Strahlung mit elliptischer Polarisation in kleineren Frequenzbereichen (2:1 ... 4:1) zu erhalten, ist es nicht erforderlich, die Form der Antenne gemäß der Bedingung der Frequenzunabhängigkeit strikt einzuhalten. Wenn sich beim Übergang von einer Wellenlänge zur anderen die Form und die elektrischen Abmessungen des Strahlerelements zumindest annähernd wiederholen, arbeitet die Antenne im Frequenzbereich mit weniger Konstanz der Eigenschaften und Parameter. Anschließend ist es möglich, eine sehr große Familie von Antennen zu konstruieren, die nicht unbedingt dem Prinzip der Frequenzunabhängigkeit unterliegen, und zwar in Form von ein- oder mehradrigen Spiralen, die (gemäß unterschiedlichen Wicklungsgesetzen) auf verschiedenen Rotationsflächen gewickelt sind. Manchmal werden solche Antennen als quasi-frequenzunabhängig bezeichnet.

Quasifrequenzunabhängige Wendelantennen zur Erzielung einer kontrollierten und linearen Polarisation werden auch mit doppelseitiger Wicklung hergestellt. Um eine kontrollierte, lineare und zirkulare Polarisation zu erreichen, können auch verschiedene (zylindrische, gleichwinklige usw.) Doppelfilament-Wendelantennen verwendet werden.

Abb.1.1.7. Quasifrequenzunabhängige Wendelantennen mit beidseitiger (Gegen-)Wicklung und konstanter Steigung: a – konischer Vierleiter; b – halbkugelförmiger Vierweg; c – Ellipsoid-Vierwege.

Dieser Antennentyp eignet sich gut für den Fernempfang digitaler terrestrischer Fernsehsignale. Das Produkt besticht durch seine Einfachheit; es besteht nur aus zwei Hauptteilen: einem Reflektor aus einer Schneeschaufel und einer Spirale aus einer Spule Stromdraht. Keine einzige Lötstelle, alles ist verschraubt und verdreht. Es gibt keine komplexen Matching-Elemente. Allerdings erreicht die Verstärkung des Designs mehr als 10 dB, was den Einsatz in manchen Fällen ohne Verstärker ermöglicht. Mit dieser Antenne ohne Verstärker habe ich außerhalb der Stadt ein digitales Fernsehsignal empfangen.

Ich möchte Sie daran erinnern, dass jede Dezimeterantenne für einen digitalen Rundfunkkanal geeignet ist, der Unterschied liegt nur im Empfangsbereich. Aber nicht jede Antenne bietet maximalen Gewinn und exakte Anpassung an die gewünschte Frequenz. Unabhängig davon, wie komplex eine Antenne ist, weist sie im gesamten Empfangsfrequenzbereich Einbrüche und Verstärkungsspitzen auf.

Es waren die Spiralantennen, die den Flug des ersten Kosmonauten Juri Gagarin überwachten. Als die ersten sowjetischen Mondrover, die die Spiralen ausrichteten, die Mondoberfläche pflügten, träumte ich davon, dieselbe Weltraumantenne zu bauen.

Foto 2.

Es gibt nichts Schlimmeres als unerledigte Geschäfte. Als Basis wähle ich die einfachste aller Arten von Wendelantennen. Es ist eingängig, spiralförmig, zylindrisch (manchmal konisch), regelmäßig, also mit konstanter Windungssteigung oder gleichem Windungsabstand. Somit verrät bereits der Name der Antenne ihr Design. Dies ist genau das Design, das zuerst von Kraus J.D. vorgeschlagen wurde.

„Helixstrahlantenne“. – „Elektronik“, 1947. V 20, N 4. R. 109.

Ich empfehle das beste Nachschlagewerk für Funkamateure „Antennen“, Ausgabe 11, Band 2. Autor Karl Rothhammel. Das Buch enthält viel praktisches Material für fast alle Antennentypen. Eigenschaften, Parameter, praktische Berechnungen, Empfehlungen.

Aus dieser Veröffentlichung stelle ich die Eigenschaften einer Spiralantenne vor.

Reis. 1.

Sie müssen herausfinden, welche Frequenz der digitale Rundfunk in Ihrer Region hat, und den Wert dieser Frequenz in Meter umrechnen. Wellenlänge in Metern = 300/F (Frequenz in MHz).

Für die Moskauer Sendefrequenzen zweier digitaler Pakete habe ich die Durchschnittsfrequenz von 522 MHz gewählt, was einer Lambda-Wellenlänge von 57 cm entspricht. In diesem Fall beträgt der Durchmesser der Windung D = 17,7 cm, der Abstand zwischen den Windungen beträgt 13,7 cm, der Abstand vom Bildschirm zur Wende beträgt 7,4 cm und die Bildschirmbreite sollte 35 cm betragen.

Als Schirm (Reflektor) brauchte ich eine falsche Schneeschaufel aus schön glänzendem Edelstahl, die sich ständig unter der Last des Schnees durchbiegt. Die Praxis zeigt, dass der Reflektor nicht rund sein muss und es keinen Sinn macht, die Seite eines Quadrats mehr als zwei Durchmesser der Spiralwindung zu machen. Ich habe die Spirale aus einem Netzwerkstromkabel mit einem Durchmesser von etwa 2 mm hergestellt. Verwenden Sie einen seiner Kerne, ohne die Isolierung zu entfernen, da er für Funkwellen transparent ist und Kupferdraht unter dem Einfluss der äußeren Umgebung nicht oxidiert. In der Praxis stellte sich heraus, dass die Drahtstärke fast fünfmal geringer war als die theoretische, weshalb sich die Reichweite der Antenne als gering herausstellte. Im UHF-Bereich wird die Antenne nur wenige analoge Fernsehsender gut empfangen, zwei frequenzmäßig benachbarte Digitalpakete passen jedoch gut in ihr Verstärkungsband. Sie benötigen außerdem ein 75-Ohm-Koaxialkabel mit Stecker. Ich empfehle nicht, sich zu sehr auf die Länge des Kabels einzulassen, insbesondere wenn die Antenne keinen Verstärker hat, da in jedem Meter 0,5 bis 1 dB Gewinn verloren gehen und ein langes Kabel ein Anpassungsgerät erfordert. In meinem Entwurf habe ich 3 Meter Kabel verwendet.

Reis. 2.

Sie müssen lediglich die Spirale aufwickeln, das Kabel mit dem Spiralleiter verbinden und alles am Schaufelblatt befestigen. Da ich jedoch keinen dielektrischen Zylinder mit dem erforderlichen Durchmesser hatte, um den Spiraldraht zu befestigen, habe ich als Rahmen Latten und eine trockene Sperrholzplatte verwendet und die Abmessungen der Antenne aus der Skizze darauf übertragen. Es wäre cooler, wenn anstelle von Latten und Sperrholz Schaufelstiele verwendet würden, aber ich habe nur das Layout zusammengebaut und es war für mich praktisch, alles auf Sperrholz zu machen. Als die Hülle mit Draht umwickelt wurde, sah das selbstgemachte Produkt aus wie ein Flugzeugrumpf. Von außen sah es weniger harmlos aus, wenn ich anfing, die Spulen aus dem Kupferrohr zu biegen, wie ich es vorher wollte. Wie ich bereits sagte, ist es praktisch, eine solche Antenne unter dem First eines Hauses mit einem Dach aus weichem Dach, Andulin oder Schiefer zu verstecken, das für Funkwellen transparent ist.

Foto 3. Testen des Antennenlayouts.

Um die Antenne zu testen, nutzte ich den Dachraum, wo ich das selbstgemachte Produkt mithilfe einer Leiter näher an die Decke hob. An dieser Stelle arbeiteten bisher eine Phased Loop mit einem 35-dB-Verstärker und eine schwer zu findende Zimmerantenne mit einem 30-dB-Verstärker. Testplatz auch. Gebiet Wladimir, 90 km östlich von Ostankino. Jetzt funktioniert hier eine Spiralantenne ohne Verstärker. Sie „sieht“ das Fernsehzentrum durch: Schindeln, Pergamin, 10 cm Basaltwolle, Schalungsbretter, OSB-Sperrholz, Unterlagsteppich, weiche Dachschuppen und ein paar Nägel unterschiedlicher Länge. Es bleibt nur noch, es noch höher zu befestigen, unter dem First des Hauses oder zerlegen Sie es, weil es nur Grundriss ist.

Foto 5. Größe und Neigung der vorherigen
Die Antennendesigns sind nahezu identisch.

Um die Parameter der Antenne zu verbessern, würde es nicht schaden, ein Anpassungsgerät zu verwenden – einen Transformator, der einen Übergang von einem Antennenwiderstand von 180 Ohm zu einem Koaxialkabel mit einem Widerstand von 75 Ohm ermöglicht. Dabei handelt es sich um eine Platte aus dünnem Kupfer in Form eines Dreiecks, das sich zum Bildschirm hin ausdehnt. Den Montageort der Platte und ihre Abmessungen habe ich experimentell mit zwei Wäscheklammern aus Kunststoff ausgewählt. Zu Hause kann dies ganz einfach mit einem Fernseher erfolgen, indem die Antenne auf eine niedrigere Ebene abgesenkt wird, bei der das Bild „verschneit“ wird. Es ist notwendig, die Platte zu bewegen, indem man sie dreht, und durch Reduzieren des Geräuschpegels im Audiokanal beim Empfang eines analogen Signals, dessen Frequenz dem digitalen Paket nahe kommt, nach Gehör seinen Standort zu bestimmen. Dann löten.

Trotz der Absurdität ihrer Form hat diese Antenne einen Vorteil. Es verfügt über keinen Verstärker, der nach Blitzeinschlägen oft abstürzt. In der Praxis fielen während eines Gewitters zweimal Verstärker an Außenantennen aus, die 30 Meter von einem vom Blitz getroffenen Strommast entfernt standen. Für die Antenne, die sich unter dem Dach des Hauses, sechs Meter vom Entladungsmast entfernt, befindet, wurden keine Fälle von Verstärkerausfällen registriert.

Die Stromversorgung des Verstärkers selbst kann ausfallen, da dieser normalerweise immer mit Strom versorgt wird und über begrenzte Ressourcen verfügt.

Ein weiterer Vorteil ist, dass die Reichweite dieser Antenne mit Verstärker größer ist. Prüfen Sie selbst, wie viel länger.

Zusatz. Änderung des Antennendesigns.

In diesem Jahr (2015) habe ich beschlossen, das selbstgemachte Design einer Spiralantenne zu verbessern und anstelle eines Drahtes ein Metall-Kunststoff-Rohr (Metall-Kunststoff) mit einem Durchmesser von 16 mm zu verwenden. Zuvor montierte Antennen haben bereits einen ähnlichen Vorgang durchlaufen und sind merklich in Schwung gekommen. Auch die Spiralantenne hat eine Verbesserung erfahren, aber täuschen Sie sich nicht: Der Anstieg des Signalpegels betrug nur 10 Prozent und die Signalqualität blieb auf dem gleichen 100-Prozent-Niveau.

Foto 7. Alte Antenne.

Foto 8. Designänderungen.

Ich wollte schon lange eine Antenne aus einem Rohr als Material herstellen. Die Ähnlichkeit mit einer Mondscheindestille wurde durch die hohen Kosten zunichte gemacht. Aber das Material wurde gefunden und bereits an einfachen Antennen getestet. Dieses leicht zu biegende, allseitig mit Kunststoff ummantelte Rohr aus hochwertigem Aluminium wird auf allen Baumärkten zur Verlegung von Wasserleitungen verkauft.

Foto 10. Neues Design.

Foto 9. Bank - Dorn.

Wirtschaftlich

Antennenberechnung.

Diese komplexe Berechnung musste ich durchführen, als ich in den Laden „Alles für zu Hause“ am Rande der Region Moskau ging und Metallplastik zum Preis von 45 Rubel sah. Wellenlänge, Sendefrequenzen, Kreislänge, Anzahl der Windungen, Antennengewinn….

Ich platzte an der Kasse mit 4 Metern heraus und fasste den wirtschaftlichen Teil des Projekts zusammen. Die Kosten für die Antenne sollten den Mindestverbrauchsteuerpreis einer Flasche Wodka nicht überschreiten.

Antennenberechnung.

Aus rein wirtschaftlichen Gründen waren es 6,5 Windungen, eine halbe Windung weniger als beim vorherigen selbstgebauten Draht. Ich habe auch einen Abstand zwischen den Windungen von einem Viertel der Wellenlänge angenommen. Auf ähnliche Weise habe ich die Länge einer Windung berechnet, aber aus praktischen Gründen, da ich bereits Erfahrung mit der Herstellung einfacher Rahmenantennen hatte, habe ich die Abhängigkeit des Metallkunststoffs von der Frequenz korrigiert und die Länge der Windung um 1,5 cm reduziert. Ich habe auch den Durchmesser des Dorns berechnet, indem ich die angepasste Länge der Windung durch 3,14 dividiert habe. Unter Berücksichtigung der Rohrdicke war der Durchmesser des Dorns um 8 mm kleiner.

Einstellung.

Es bestand darin, das SWR (Stehwellenverhältnis) mit einem selbstgebauten SWR-Messgerät zu messen. Zuerst habe ich ein altes selbstgebautes Modell gemessen. Seltsamerweise behauptete das Gerät eine hervorragende Übereinstimmung mit einer 50-Ohm-Last (SWR = 1,5). Bei der modifizierten Antenne stimmte jedoch auch bei der Stromversorgung vom Rand der Leinwand alles überein. Aber später nutzte ich konstruktiv das Kabel in der Mitte und das SWR sank auf 2. Ein einfaches selbstgebautes SWR-Messgerät in Kombination mit einem selbstgebauten Generator, der auf digitale Rundfunkfrequenzen abgestimmt war, erwies sich als sehr nützlich. Mit seiner Hilfe konnte ich nicht nur das SWR der Antenne bestimmen, sondern auch ihre Leistung überprüfen, indem jede Umdrehung auf die Annäherung eines Topfdeckels durch Schwenken der Mikroamperemeternadel reagierte.

Ergebnisse.

Durch die Designänderung konnte der Gewinn um 10 Prozent gesteigert werden, und das, obwohl die Antenne eine halbe Windung weniger hatte. Im Allgemeinen empfängt es Programme im UHF-Bereich, die im analogen Modus arbeiten, nicht schlechter als eine „Wellenkanal“-Antenne (Uda-Yagi), die 12 Direktoren und einen Verstärker mit einer angegebenen Verstärkung von mindestens 26 dB umfasst. Beide Antennen befinden sich unter den gleichen Bedingungen auf gleicher Höhe über dem Boden. Der einzige Unterschied besteht darin, dass der Betrieb einer gekauften Antenne beim Empfang eines drahtlosen digitalen Signals vom Wetter und der Tageszeit abhängt, wodurch die Verschlechterung des Durchgangs von Radiowellen mit einem charakteristischen Quacksalbergeräusch und dem Einfrieren des Fernsehens simuliert wird Bilder oder sogar ein völliges Fehlen von Bildern. Der Radioempfang mit einer selbstgebauten Antenne ist immer konstant.

Aber insgesamt war ich mit diesem Design unzufrieden, da ich allein aufgrund der Abmessungen und des ausgegebenen Geldes etwas mehr erwartet hatte. Vergleich dieser Wendelantenne mit dem vorherigen Design selbstgebaute Antenne zum Empfang von terrestrischem Digitalfernsehen, Da es nur aus zwei Phasenringen mit identischem Durchmesser und demselben Material besteht, konnte ich beim Vergleich der Empfangspegel keinen signifikanten Gewinn feststellen.

Zwei phasengesteuerte Ringe und sechs zu einer Spirale verdrehte Ringe ergeben einen theoretischen Gewinn von 6 dB und 10 dB. Zwei Ringe im Freien und 6,5 Ringe unter dem Dach, auf gleicher Höhe über dem Boden und mit praktisch dem gleichen prozentualen Gewinn. Vielleicht hat das Dach den Unterschied von 4 dB absorbiert, oder ist es wirklich schwierig, diesen Unterschied zu bemerken? Setzen Sie diese Spule gleichzeitig nicht der Straße aus, da dies das Thema für unnötige Gespräche öffnet.

Habe ich den Mut verloren? Nein! Amateurfunk macht Freude. Fangen Sie mit dem Amateurfunk an, das ist interessant. Vielleicht sind Ihre Ergebnisse besser.

Höchstwahrscheinlich werde ich zu dieser Spiralantenne zurückkehren, da sie nicht einschlief, als die „Wellenkanal“-Antenne keine Luft mehr empfing.

Es wird angenommen, dass eine Spiralantenne durch zirkulare Polarisation gekennzeichnet ist, diese Meinung ist jedoch falsch. Tatsächlich ist der Aufbau der Windungen so, dass auch Wellen mit linearer Polarisation empfangen werden. Dies ist praktisch, wenn jede beliebige Wellenstruktur bearbeitet werden kann. Und als Spiegelspeisung auf dem Satelliten werden Wendelantennen eingesetzt. Für Funkamateure besteht der Nachteil darin, dass eine linear polarisierte Welle um drei Dezibel gedämpft wird, eine andere wird bekanntlich im Rundfunk und Fernsehen nicht verwendet. In dem Land ist eine Spiraleinspeisung nur für den Empfang von NTV+ über einen Satelliten geeignet, die Methode wird dort nicht angewendet. Auf einige spezielle Anwendungen dieser Antennen gehen wir nicht näher ein. Im Internet finden sich jedoch Anfragen zum Thema. Wir können nicht beantworten, wer von einer aus Draht gedrehten und auf einem Rohrstück montierten Spiralantenne profitieren würde; selbst in der Sammlung von Werken von Funkamateuren fehlt diese Produktklasse vollständig.

So bauen Sie eine Helixantenne zusammen

Die Spiralantenne ähnelt einem Infrarotstrahler einer bestimmten Bauart. In der UdSSR produzierten Militärfabriken Haushaltsgeräte. Daher die Ähnlichkeit zwischen Parabolschüsseln und Heizgeräten. Für die Montage müssen Sie den Durchmesser und die Steigung der Drahtwicklung sowie die Anzahl der Windungen kennen. Materialien, die Sie benötigen:

Ein Stahlblech für den Bildschirm mit beliebiger Dicke, damit er sich nicht durch Wind und andere Stöße verbiegt.
Ein Stück Draht, damit genügend Reserve vorhanden ist, um die Windungen aufzuwickeln.
Stromkabel: für Fernseher 75 Ohm, für Radio 50 Ohm.
Kunststoffrohr mit dem erforderlichen Durchmesser.

Spiralantennen gehören zur Wanderwellenklasse; der Widerstand der Geräte ist hoch, so dass sie bei korrekter Geräteberechnung ohne Koordination angeschlossen werden können. Zunächst wird das Rohr mit einem Rand markiert, damit es in das Sieb gesteckt und verklebt werden kann. Die Wicklungssteigung ist entlang der Achse (vorzugsweise auf beiden Seiten) markiert. Zukünftig werden Risiken zur Nivellierung genutzt. Treten Sie ein paar Zentimeter nach vorne zurück und beginnen Sie mit einem Marker zu arbeiten. Bitte beachten Sie, dass sich die Spule auf der Rückseite genau um einen halben Schritt bewegt.

Die Spirale wird ohne Berücksichtigung der Steigung mit der erforderlichen Windungszahl auf das Rohr gewickelt. In Zukunft müssen Sie den Draht ausgehend von der ersten Markierung richtig dehnen. Um eine weitere Verschiebung zu verhindern, sollte die korrekte Position mit Leimtropfen fixiert werden. Ungefähr drei oder vier pro Runde. Lassen Sie uns in der Zwischenzeit den Bildschirm erstellen.

Wählen Sie ein Quadrat mit einer Seitenlänge, die etwa fünfmal so groß ist wie der Durchmesser des Wickelrohrs. Es spielt keine Rolle, wie dick der Stahl ist, die Festigkeitseigenschaften bleiben erhalten. Im zusammengebauten Zustand steht das Sieb senkrecht zum Rohr.

Für die Elektromontage sollte im Bereich des Endes der Spirale (Rohrbasis) ein Loch gebohrt und der Draht hineingeführt werden. Hinter dem Schirm in der Seitenwand machen wir ein zusätzliches Loch, durch das wir das geflochtene Versorgungskabel führen. Der zentrale Kern ist elektrisch mit der Spirale verbunden, der Speiseschirm ist mit dem Antennenschirm verbunden. Es wird eine Struktur zum Empfangen und Senden von Wellen gebildet. Das Rohr mit dem Stahlsieb ist an den Ecken mit Leimdichtmittel verbunden, um eine strikte Rechtwinkligkeit der Teile zu gewährleisten. Kernpunkte:

Spirale und Schirm bestehen aus leitfähigem Material, beispielsweise Kupfer.
Dielektrisches Rohr.

Berechnung einer Helixantenne

Wendelantennen sind gut geeignet, jede Art von Welle einzufangen, die im terrestrischen Rundfunk verwendet wird. Um das Radio zu empfangen, sollte die Achse jedoch nach oben gerichtet sein, während der Bildschirm horizontal positioniert ist. Das Gerät verfügt über ausgeprägte Richtungseigenschaften. Erwarten Sie nicht, dass Sie mehrere Masten von einem Punkt aus abdecken können. Nicht so einfach. Das Strahlungsmuster hängt stark von den Abmessungen der Wendelantenne ab:

Wenn die Spulenlänge deutlich kleiner als die Wellenlänge ist, überwiegt die seitliche Strahlung quer zur Antennenachse. Darüber hinaus ist die Polarisation nicht zirkular.
Idealerweise liegt die Spulenlänge im Bereich von 0,75 bis 1,3 Wellenlängen. In diesem Fall beobachten wir die Hauptkeule des Strahlungsmusters nach vorne gerichtet. Natürlich brauchen Sie einen Bildschirm.
Wenn die Länge der Spirale mehr als 1,5 Wellenlängen beträgt, bilden sich zwei Lappen, die zur vorderen Halbebene gerichtet sind. Genauer gesagt ist das Ergebnis so etwas wie eine konische Oberfläche.

Indirekt (gemäß dem zweiten Punkt) haben sich die Leser bereits ein Bild vom Sortiment gemacht. Wir werden das Band zweimal erweitern, indem wir keine zylindrische, sondern eine konische Helix (konische Helixantenne) verwenden. Wir empfehlen einen Online-Rechner unter http://aerial.dxham.ru/onlajn-raschety/raschety-antenn/raschet-spiralnoj-antenny. Hier wird vorgeschlagen, die Frequenz, die Steigung der Spiralwicklung und die Emitterlänge einzustellen:

Die Breite der Hauptkeule des Strahlungsmusters hängt von der Länge der Spiralwindung ab. Variieren Sie die Anzahl der Umdrehungen und beobachten Sie den Parameter (unten auf der Rechnerseite). Der Durchmesser der Spiralwicklung verändert sich kaum merklich. Dafür gibt es keine Erklärung, die Erfinder des Rechners wissen es besser. Natürlich wird mehr Kupfer benötigt, was sich in den entsprechenden Parametern widerspiegelt.
Fügen wir hinzu, dass mit zunehmender Länge auch der Gewinn zunimmt. Dies ist ein typischer Effekt: Das Blütenblatt wird schmaler – die Verstärkung nimmt zu. Die Fläche des Strahlungsmusters ist ein konstanter Wert. Wie Lomonossow sagte: Wenn etwas an einem Ort ankommt, muss es auf jeden Fall an einem anderen Ort wieder verschwinden. Beachten Sie, dass die Bandbreite mit zunehmender Windung leicht abnimmt.
Die Verstärkung hängt von der Wicklungssteigung ab: Je höher die Zahl, desto geringer die Verstärkung, desto schmaler das Strahlungsmuster. Unserer Meinung nach ist dies ein Fehler der Autoren, da sich herausstellt, dass es rentabler ist, eng zu wickeln. Außerdem wird weniger Draht benötigt. Es werden nur die Vorteile aufgezeigt, in der Praxis erscheint dies zweifelhaft.

Unter den nützlichen Eigenschaften dieses Online-Rechners möchte ich die Berechnung der minimalen Bildschirmgröße erwähnen. Was den Schritt betrifft, schauen Sie in den Nachschlagewerken nach, und das werden wir tun. Eine interessante Tatsache ist übrigens, dass die Standard-WLAN-Frequenz auf der Website 2,45 GHz beträgt. Hier kommen heute häufig Wendelantennen zum Einsatz.

Gefunden: Der Gewinn hängt nur von der Anzahl der Windungen ab. Es wird empfohlen, eine Wicklungssteigung von 0,22 – 0,24 Wellenlängen zu wählen. Auf der Website legen wir diesen Wert in weiten Grenzen fest. Wir laden die Leser ein, eine Tonhöhe zu wählen, indem sie die Anzahl der Windungen variieren. Es kommt vor, dass einige Rechner Fehler enthalten; nur der Webprogrammierer verfügt über genaue Informationen.

Die neue Informationsquelle besagt übrigens, dass der Bildschirm im Abstand von 0,12 Wellenlängen hinter der Spirale platziert ist. Hinzu kommt, dass bei einem Schirmdurchmesser von 0,8 Wellenlängen oder mehr die Seite des Quadrats sogar noch größer ist: 1,1 λ. Die Situation ist nicht so offensichtlich, aber stellen Sie sich vor, dass der Kreis hineinpassen muss – alles passt zusammen.

Was die Anpassung betrifft, so hängt der Widerstand einer Wendelantenne stark von der Dicke des Drahtes ab und nimmt mit zunehmendem Widerstand ab. Es können Werte von 75 und sogar 50 Ohm erreicht werden. In diesem Fall ist keine Genehmigung erforderlich, was die Bedienung vereinfacht. Dies funktioniert bei hohen Frequenzen. Beispielsweise beträgt die charakteristische Impedanz 75 Ohm bei einer Drahtstärke von 5 % der Wellenlänge. Bei 50 Ohm sollten Sie eine Drahtstärke von 7 % der Wellenlänge annehmen. Sie sehen, dass dies bei WiFi-Frequenzen real ist, was bedeutet, dass wir die Parameter auf diese Weise berechnen und eine Koordination vermeiden.

Bitte beachten Sie, dass Sie mit dem Rechner die Drahtstärke nicht einstellen können und der Wellenwiderstand bei dem vorhandenen 140 Ohm beträgt. Dabei handelt es sich wohl um einen Trick, denn nach unseren Informationen soll das Kabel bei WLAN-Frequenzen 50 Ohm haben. Es lässt sich aber leicht überprüfen, ob die Abhängigkeit von der Drahtdicke erfüllt ist. Lassen Sie uns eine Tabelle präsentieren und die Ergebnisse vergleichen.

Berechnungstabelle

Da die Frequenz also 2450 MHz beträgt, ermitteln wir die Wellenlänge mithilfe einer einfachen Formel:

λ = 299.792.458 / 2450.000.000 = 0,1223 Meter.

Finden Sie den erforderlichen Drahtdurchmesser für einen Widerstand von 140 Ohm:

0,1223 x 0,02 = 2,45 mm, schauen wir mal, ob das mit dem Online-Rechner übereinstimmt! Wir schauen und sehen: 2.4. Nun, wenn wir berücksichtigen, dass es ohne Rundung 2,447 mm waren, dann gehen wir davon aus, dass sich die beiden Quellen wiederholen, was bedeutet, dass den Anweisungen zur Auswahl der Wicklungssteigung (siehe oben) vertraut werden kann. An diesem Punkt gehen wir davon aus, dass die selbstgebaute Wendelantenne fertig ist, und ermitteln auch die Dicke des Drahtes, bei der der Widerstand 50 Ohm beträgt: Es stellt sich heraus, dass sie 8,5 mm beträgt. Darüber hinaus ist es bei dieser hohen Frequenz schwierig, die erforderlichen Bedingungen bereitzustellen. Daher wird Informatikern oft das Ziel gegeben, eine Spiralantenne selbst herzustellen.

Überprüfen Sie hinsichtlich Inkonsistenzen im Rechner mehrmals die technischen Informationen, die Sie im Internet gelesen haben. Wir glauben, dass wir die Frage beantwortet haben, was eine Wendelantenne ist und wie man eine Wendelantenne herstellt. Der Vorteil des Designs liegt in der einfachen Herstellung. Wenn Patches berechnet und koordiniert werden müssen und es keine Tatsache ist, dass sie funktionieren, gibt es ein gutes Gerät, das die gegebenen Bedingungen erfüllt und viele Störungen herausfiltert. Um mit zirkularer Polarisation zu arbeiten, sind auf beiden Seiten (Empfang und Senden) identische Antennen verbaut, sonst wird das Ergebnis geheimnisvoll unvorhersehbar. Eine selbstmontierte Spiralantenne ist Realität.

Ich habe beschlossen, diesen Kommentar, den ich weiter unten im Text wiedergeben werde, als separaten Artikel hervorzuheben. Sein Autor entwickelte eine Spiralantenne, die unter schlechtesten Empfangsbedingungen den gleichzeitigen Betrieb von zwei Fernsehern ohne Verstärker oder Splitter gewährleistete. Er nannte seinen Entwurf BISPIRAL, obwohl dieser Name bereits mit Doppelhelix- und zwei Helixantennen kombiniert ist, die in unterschiedlichen Ausführungen und für unterschiedliche Funktionszwecke präsentiert werden. Anhand des obigen Beispiels werden Sie jedoch verstehen, dass dies etwas anderes ist, für das noch ein Name gefunden werden muss.

BISPIRAL
Der Verkäufer riet vom Kauf eines DVB-T2-Receivers ab: „Wenn Sie ihn zurückbringen, wird er bei uns nicht erwischt!“ Zwischen der Quelle und meiner Stadt liegen 35 km. Die Entfernung ist nicht bedrohlich, aber drei Stromleitungen – 500er- und 750er-Stromleitungen – sind Störquellen. Darüber hinaus wird das direkte Signal durch einen Hügel mit dichter Bebauung aus 16-stöckigen Gebäuden blockiert.31. (551 MHz) und 51. (714 MHz) Frequenzkanäle.
Als erstes wurde eine Zweiringantenne hergestellt und getestet. Sie half dabei, die einzige Möglichkeit der Empfangsrichtung zu finden, zeigte „Einblicke“ in ein Fernsehsignal, das in einem spitzen Winkel von einem neunstöckigen Gebäude reflektiert wurde einen halben Kilometer.

Ich habe eine Spiralantenne mit 7 Windungen für Kanal 31 gebaut. Der Rahmen basiert auf 4 Stück Polypropylen-Wasserrohr (kleine Tangente!), für eine quadratische Spirale – ein einzelner Kupferdraht mit einem Querschnitt von 4 Quadratmetern. mm in Vinylisolierung, fünf Meter langes Kabel. Das Ergebnis war ein durchaus zufriedenstellender, zuverlässiger Empfang beider Pakete. Ich habe versucht, eine ähnliche Antenne entsprechend den Abmessungen von Kanal 51 (714 MHz) zu bauen, das Ergebnis ist, dass sie Kanal 31 nicht „fängt“. Daraus schloss ich: Die Berechnung einer Wendelantenne sollte auf einem Niederfrequenzkanal durchgeführt werden. Schlussfolgerung Nummer zwei: Die Breitbandigkeit einer Wendelantenne wird durch ihr Design bestimmt (wie Karl Rothhammel behauptet) und nicht durch den Durchmesser des gewickelten Drahtes.
Alles war großartig, bis meine Frau dann darum bat, auch einen Fernseher in der Küche zu haben. Problematisch ist die große Entfernung (plus 13 Meter) der Hochfrequenzsignalübertragung. Die Verwendung einer Krabbe sowie das Einschalten der Empfänger in einem „Zug“ führten zu keinen Ergebnissen. Ich habe drei Modelle von SWA-Verstärkern getestet, bei den besten stieg die Signalintensität von 70 auf 90, im Fernbereich war jedoch überhaupt keine Qualität zu erkennen! Unabhängig davon sorgten Empfänger mit dieser Antenne für einen zuverlässigen Empfang beider Pakete.

Der Bau einer zweiten Antenne bedeutet, dass der Balkon vollgestopft ist...
Die Entscheidung ist gefallen. Was wäre, wenn wir eine zweite Spirale auf demselben Rahmen anordnen und die Windungen zwischen den Windungen der ersten platzieren? Gesagt, getan, die Überarbeitung war in 1,5 Stunden abgeschlossen. Das Ergebnis ist wunderbar! Für die zweite Spirale habe ich Draht mit versilberter Schirmwicklung verwendet. Die Intensität und Qualität der Signale am entfernten (!) Empfänger stieg um 15 Punkte. Eine gegenseitige Beeinflussung der Empfänger mit einer solchen Antenne wurde nicht festgestellt.
Es ist bekannt, dass sich die Signalintensität verdoppelt, wenn Signale von zwei Helices addiert werden. Ich habe noch nicht versucht, Spiralen zu verbinden, aber es wäre interessant. Es ist auch interessant, vier Spiralen auf einem gemeinsamen Rahmen auszuprobieren ...
Ich hoffe, dass diese Informationen für Neugierige und Praktische nützlich sein werden!

P.S. Wenn es eine Schaltfläche „Bild einfügen“ gäbe, würde ich ein Foto anhängen.

So, jetzt – mein Abgang.

Es ist schwer, nicht zuzustimmen, dass diese Informationen sehr notwendig sind. Wir können nur bedauern, dass die Ressource dieses Blogs keine begleitenden Kommentare mit Fotos enthält. Und dieser Kommentar selbst erschien nicht sofort, sondern ich fand ihn zufällig am Rande des Blogs und quetschte ihn nur zwei Wochen später an die richtige Stelle.

Gleich im Laufe des Kommentars möchte ich nur klarstellen, dass beim Hinzufügen von zwei Spiralen, wie bei anderen Antennen mit Richteigenschaften, deren Gesamtgewinn nur um 3 dB steigt, wenn der Gewinn dieser Antennen von einem Halbwellenvibrator gemessen wird ( Das sagt zumindest der Autor des zweibändigen Buches „Antennen“ von Karl Rothhammel und „Handbook of Radio Amateur Designer“ unter der Gesamtherausgeberschaft von R. M. Malinin.

Die Erfahrung des Autors des beigefügten Kommentars beweist praktisch, dass der Vorteil der Zirkularpolarisation von Wendelantennen umso stärker ist, je schlechter die Bedingungen für die Ausbreitung von Funkwellen sind, und zwar unter Berücksichtigung von Verlusten von 3 dB beim Empfang von a Signal eines Fernsehsenders mit horizontaler Polarisation.

Jetzt müssen wir einen Namen für diese selbstgebaute Antenne finden, die der Autor getestet hat. Um mich nicht in der Terminologie der Wendelantennen zu verwirren, beschloss ich, mich für die bereits bekannten Namen zu interessieren, und so kam es

Ich möchte auch darauf hinweisen, dass von der gesamten Antennenvielfalt nur Spiralantennen in Bezug auf die Anzahl der geometrischen Formen und entsprechenden Namen an der Spitze liegen und bei zwei oder mehr Spiralen die Namensoptionen proportional zunehmen.

Spiralantenne mit horizontaler Polarisation.

Dabei handelt es sich um zwei Spiralen mit entgegengesetzter Windungssteigung, die parallel zueinander in einer horizontalen Ebene angeordnet sind, mit einem gemeinsamen Reflektor und einem empfohlenen Abstand zwischen den Achsen von 1,5 Wellenlängen. Befinden sich die Spiralen in einer horizontalen Ebene, dann haben sie horizontale Polarisation, liegen sie in derselben Ebene übereinander, dann haben sie eine horizontale Polarisation Die Polarisation ist vertikal. Zwei Spiralen mit jeweils sechs Windungen ergeben im Vergleich zu einem Halbwellenvibrator einen Gewinn von 14 dB (ich möchte Sie daran erinnern, dass 6 Windungen laut Tabelle in derselben Veröffentlichung 11 dB ergeben). Gegenüber einer Einzelwendel mit einem Wellenwiderstand von 120 Ohm haben Doppelwendel einen Vorteil, da ihr Gesamtwiderstand 60 Ohm beträgt und sie sich leichter mit einem 50- oder 75-Ohm-Koaxialkabel kombinieren lassen. Bei gleicher Anordnung der Spiralen ist die Polarisation kreisförmig.

Weniger verbreitet ist das Design einer Spiralantenne mit horizontaler Polarisation, bei der zwei Spiralen mit unterschiedlichen Windungsrichtungen entlang derselben Achse verbunden sind.

Doppelhelix-Antenne.

Im selben zweibändigen Buch (Spezielle Antennentypen für VHF- und UHF-Bänder, Kapitel 26. 8.) gibt es einen weiteren Begriff „ Doppelhelix-Antenne„Tatsächlich ist diese Antenne in ihren Eigenschaften mit einem Viertelwellenstab vergleichbar, wobei dieser in Form einer Spirale hergestellt ist und die Funktion eines Gegengewichts von einer Spirale mit größerem Durchmesser übernommen wird.“

Die Spiralantenne gehört zur Klasse der Wanderwellenantennen. Sein Hauptbetriebsbereich liegt im Dezimeter und Zentimeter. Sie gehört zur Klasse der Oberflächenantennen. Sein Hauptelement ist eine Spirale, die mit einer Koaxialleitung verbunden ist. Die Spirale erzeugt ein Strahlungsmuster in Form von zwei Keulen, die entlang ihrer Achse in unterschiedliche Richtungen emittiert werden.

Spiralantennen gibt es in zylindrischer, flacher und konischer Ausführung. Wenn die erforderliche Reichweitenbreite 50 % oder weniger beträgt, wird in der Antenne eine zylindrische Spirale verwendet. Die konische Spirale erhöht die Empfangsreichweite im Vergleich zur zylindrischen Spirale um das Doppelte. Und flache bringen schon einen zwanzigfachen Vorteil. Am beliebtesten für den Empfang im UKW-Frequenzbereich ist eine zylindrische Radioantenne mit zirkularer Polarisation und einem hohen Gewinn des Ausgangssignals.

Antennengerät

Der Hauptteil der Antenne ist ein gewickelter Leiter. Dabei kommt in der Regel Kupfer-, Messing- oder Stahldraht zum Einsatz. Daran ist ein Zubringer angeschlossen. Es dient dazu, ein Signal von der Spirale an das Netzwerk (Empfänger) und in umgekehrter Reihenfolge (Sender) zu übertragen. Es gibt offene und geschlossene Feeder. Offene Feeder sind ungeschirmte Wellenleiter. Und der geschlossene Typ verfügt über eine spezielle Abschirmung gegen Störungen, die das elektromagnetische Feld vor äußeren Einflüssen schützt. Abhängig von der Signalfrequenz wird folgendes Einspeisedesign festgelegt:

Bis 3 MHz: geschirmte und ungeschirmte kabelgebundene Netzwerke;

3 MHz bis 3 GHz: Koaxialkabel;

Von 3 GHz bis 300 GHz: Metall- und dielektrische Wellenleiter;

Über 300 GHz: quasioptische Leitungen.

Ein weiteres Element der Antenne war der Reflektor. Sein Zweck besteht darin, das Signal auf die Spirale zu fokussieren. Es besteht hauptsächlich aus Aluminium. Die Basis für die Antenne ist ein Rahmen mit niedriger Dielektrizitätskonstante, beispielsweise Schaumstoff oder Kunststoff.

Berechnung der Hauptantennenabmessungen

Die Berechnung einer Wendelantenne beginnt mit der Bestimmung der Hauptabmessungen der Wendel. Sie sind:

Anzahl der Windungen n;

Helixwinkel a;

Spiraldurchmesser D;

Spiralsteigung S;

Reflektordurchmesser 2D.

Beim Entwurf einer Wendelantenne muss man zunächst verstehen, dass es sich um einen Wellenresonator (Verstärker) handelt. Sein Merkmal war seine hohe Eingangsimpedanz.

Die Art der darin angeregten Wellen hängt von den geometrischen Abmessungen der Verstärkerschaltung ab. Benachbarte Windungen der Spirale haben einen sehr starken Einfluss auf die Art der Strahlung. Optimale Verhältnisse:

D=λ/π, wobei λ die Wellenlänge ist, π=3,14

Weil λ ist ein Wert, der variiert und von der Häufigkeit abhängt. Für die Berechnungen werden dann die Durchschnittswerte dieses Indikators verwendet, die anhand der Formeln berechnet werden:

λ min= c/f max; λ max= c/f min, wobei c=3×10 8 m/sec. (Lichtgeschwindigkeit) und f max, f min – maximaler und minimaler Signalfrequenzparameter.

λ av=1/2(λ min+ λ max)

n= L/S, wobei L die Gesamtlänge der Antenne ist, bestimmt durch die Formel:

L= (61˚/Ω) 2 λ avg, wobei Ω der Richtwirkungskoeffizient der Antenne ist, abhängig von der Polarisation (aus Nachschlagewerken entnommen).

Klassifizierung nach Betriebsbereich

Entsprechend dem Hauptfrequenzbereich sind Sende- und Empfangsgeräte:

1. Schmalband. Strahlbreite und Eingangsimpedanz hängen stark von der Frequenz ab. Dies deutet darauf hin, dass die Antenne nur in einem schmalen Wellenlängenspektrum, etwa 10 % des relativen Frequenzbandes, ohne Neuabstimmung betrieben werden kann.

2. Große Reichweite. Solche Antennen können über ein breites Frequenzspektrum betrieben werden. Ihre Hauptparameter (Richtungsgewinn, Strahlungsmuster usw.) hängen jedoch immer noch von Änderungen der Wellenlänge ab, jedoch nicht so stark wie bei Schmalbandparametern.

3. Frequenzunabhängig. Es wird angenommen, dass sich hier die Hauptparameter nicht ändern, wenn sich die Frequenz ändert. Solche Antennen haben einen aktiven Bereich. Es hat die Fähigkeit, sich abhängig von Änderungen der Wellenlänge entlang der Antenne zu bewegen, ohne seine geometrischen Abmessungen zu ändern.

Am gebräuchlichsten sind Spiralantennen des zweiten und dritten Typs. Der erste Typ wird verwendet, wenn eine erhöhte „Klarheit“ des Signals bei einer bestimmten Frequenz erforderlich ist.

Machen Sie Ihre eigene Antenne

Die Industrie bietet eine große Auswahl an Antennen. Die Preisspanne kann zwischen mehreren Hundert und mehreren Tausend Rubel variieren. Es gibt Antennen für Fernsehen, Satellitenempfang und Telefonie. Aber Sie können eine Spiralantenne mit Ihren eigenen Händen herstellen. Es ist nicht so schwierig. Besonders beliebt sind Wendelantennen für WLAN.

Sie sind besonders relevant, wenn das Signal eines Routers in einem großen Haus verstärkt werden muss. Dazu benötigen Sie Kupferdraht mit einem Querschnitt von 2-3 mm 2 und einer Länge von 120 cm. Es sind 6 Windungen mit einem Durchmesser von 45 mm erforderlich. Hierzu können Sie eine Tube entsprechender Größe verwenden. Ein Schaufelstiel funktioniert gut (er hat ungefähr den gleichen Durchmesser). Wir wickeln den Draht auf und erhalten eine Spirale mit sechs Windungen. Wir biegen das verbleibende Ende so, dass es gleichmäßig durch die Achse der Spirale verläuft und diese „wiederholt“. Wir dehnen den Schraubenteil so, dass der Abstand zwischen den Windungen 28–30 mm beträgt. Dann machen wir mit der Herstellung des Reflektors.

Hierfür eignet sich ein Stück Aluminium mit den Maßen 15 × 15 cm und 1,5 mm Dicke. Aus diesem Rohling formen wir einen Kreis mit einem Durchmesser von 120 mm und schneiden dabei unnötige Kanten ab. Bohren Sie ein 2 mm großes Loch in die Mitte des Kreises. Wir stecken das Ende der Spirale hinein und verlöten beide Teile miteinander. Die Antenne ist fertig. Jetzt müssen Sie das Strahlungskabel vom Router-Antennenmodul entfernen. Und löten Sie das Ende des Drahtes an das Ende der Antenne, die aus dem Reflektor kommt.

Merkmale der 433-MHz-Antenne

Zunächst muss gesagt werden, dass Radiowellen mit einer Frequenz von 433 MHz bei ihrer Ausbreitung vom Boden und verschiedenen Hindernissen gut absorbiert werden. Zur Weiterleitung werden Sender mit geringer Leistung verwendet. Diese Frequenz wird in der Regel von verschiedenen Sicherheitsgeräten genutzt. Es wird in Russland gezielt eingesetzt, um keine Störungen in der Luft zu verursachen. Die 433-MHz-Helixantenne erfordert ein höheres Ausgangssignalverhältnis.

Ein weiteres Merkmal bei der Verwendung solcher Transceiver-Geräte besteht darin, dass Wellen dieses Bereichs die Phasen der direkten und reflektierten Wellen von der Oberfläche addieren können. Dadurch kann das Signal entweder verstärkt oder abgeschwächt werden. Daraus können wir schließen, dass die Wahl des „besten“ Empfangs von der individuellen Einstellung der Antennenposition abhängt.

Selbstgebaute Antenne bei 433 MHz

Es ist ganz einfach, eine 433-MHz-Helixantenne mit eigenen Händen herzustellen. Es ist sehr kompakt. Dazu benötigen Sie ein kleines Stück Kupfer-, Messing- oder Stahldraht. Sie können auch einfach Draht verwenden. Der Drahtdurchmesser sollte 1 mm betragen. Wir wickeln 17 Windungen auf einen Dorn mit einem Durchmesser von 5 mm. Wir dehnen die Schraubenlinie so, dass ihre Länge 30 mm beträgt. Mit diesen Abmessungen testen wir die Antenne auf Signalempfang. Durch Veränderung des Windungsabstandes, durch Dehnung und Stauchung der Spirale erreichen wir eine bessere Signalqualität. Sie müssen jedoch wissen, dass eine solche Antenne sehr empfindlich auf verschiedene Objekte reagiert, die in ihre Nähe gebracht werden.

UHF-Empfangsantenne

Für den Empfang eines Fernsehsignals sind UHF-Spiralantennen erforderlich. Sie bestehen konstruktionsbedingt aus zwei Teilen: einem Reflektor und einer Spirale.

Für die Spirale ist es besser, Kupfer zu verwenden – es hat einen geringeren Widerstand und daher weniger Signalverlust. Formeln für seine Berechnung:

Die Gesamtlänge der Spirale beträgt L=30000/f, wobei f die Signalfrequenz (MHz) ist;

Spiralsteigung S= 0,24 L;

Spulendurchmesser D=0,31/L;

Spiraldrahtdurchmesser d ≈ 0,01L;

Reflektordurchmesser 0,8 nS, wobei n die Anzahl der Windungen ist;

Abstand zum Bildschirm H= 0,2 L.

Gewinnen:

K=10×lg(15(1/L)2nS/L)

Der Reflektorbecher besteht aus Aluminium.

Andere Arten von Transceiver-Geräten

Konische und flache Spiralantennen sind seltener. Dies ist auf die Schwierigkeit ihrer Herstellung zurückzuführen, obwohl sie hinsichtlich der Signalübertragung und des Empfangsbereichs bessere Eigenschaften aufweisen. Die Strahlung solcher Sender wird nicht von allen Windungen gebildet, sondern nur von solchen, deren Länge nahe an der Wellenlänge liegt.

Bei einer Flachantenne ist die Helix in Form einer spiralförmig aufgerollten Zweidrahtleitung ausgeführt. Dabei werden benachbarte Windungen gleichphasig im Wanderwellenmodus angeregt. Dadurch entsteht ein zirkular polarisiertes Strahlungsfeld zur Antennenachse hin, wodurch ein breites Frequenzband geschaffen werden kann. Es gibt Flachantennen mit der sogenannten Archimedes-Spirale. Durch diese komplexe Form ist es möglich, den Übertragungsfrequenzbereich von 0,8 auf 21 GHz deutlich zu erweitern.

Vergleich von Spiral- und Schmalstrahlantennen

Der Hauptunterschied zwischen einer Wendelantenne und einer Richtantenne besteht darin, dass sie kleiner ist. Dadurch ist es leichter, was eine Installation mit weniger Kraftaufwand ermöglicht. Ihr Nachteil ist der engere Bereich der Empfangs- und Sendefrequenzen. Außerdem verfügt es über ein schmaleres Strahlungsmuster, was für einen zufriedenstellenden Empfang die Suche nach der besten Position im Raum erfordert. Sein unbestrittener Vorteil ist die Einfachheit des Designs. Ein großes Plus ist die Möglichkeit, die Antenne durch Ändern der Spulensteigung und der Gesamtlänge der Spirale abzustimmen.

Kurze Antenne

Für eine bessere Resonanz in der Antenne ist es notwendig, dass die „gestreckte“ Länge des Spiralteils möglichst nahe am Wellenlängenwert liegt. Sie sollte aber nicht kleiner als ¼ Wellenlänge (λ) sein. Somit kann λ bis zu 11 m erreichen. Dies ist relevant für den HF-Bereich. In diesem Fall ist die Antenne zu lang, was nicht akzeptabel ist. Eine Möglichkeit, die Länge des Leiters zu erhöhen, besteht darin, eine Verlängerungsspule an der Basis des Empfängers zu installieren. Eine andere Möglichkeit besteht darin, den Tuner in die Schaltung einzuspeisen. Seine Aufgabe besteht darin, das Ausgangssignal des Funksenders bei allen Betriebsfrequenzen an die Antenne anzupassen. Vereinfacht ausgedrückt fungiert der Tuner als Verstärker für das vom Receiver eingehende Signal. Dieses Schema wird in Autoantennen verwendet, bei denen die Größe des Elements, das die Funkwelle empfängt, sehr wichtig ist.

Abschluss

Spiralantennen erfreuen sich in vielen Bereichen der elektronischen Kommunikation großer Beliebtheit. Dank ihnen wird die Mobilfunkkommunikation durchgeführt. Sie werden auch im Fernsehen und sogar in der Funkkommunikation im Weltraum eingesetzt. Eine der vielversprechenden Entwicklungen zur Reduzierung der Antennengröße ist die Verwendung eines Kegelreflektors, der eine Vergrößerung der Empfangswellenlänge im Vergleich zu einem herkömmlichen Reflektor ermöglicht. Es gibt jedoch auch einen Nachteil, der sich in der Reduzierung des Betriebsfrequenzspektrums äußert. Ein interessantes Beispiel ist auch eine „doppelfilare“ konische Wendelantenne, die aufgrund der Bildung einer isotropen Richtmembran den Betrieb in einem weiten Frequenzbereich ermöglicht. Dies liegt daran, dass die Stromleitung in Form eines zweiadrigen Kabels für eine sanfte Änderung der Wellenimpedanz sorgt.