Perkenalan
Keadaan teknologi komunikasi radio saat ini tidak dapat dibayangkan tanpa antena heliks. Sistem antena jenis ini digunakan karena karakteristiknya: broadband, polarisasi medan elips dengan dimensi kecil dan desain sederhana.
Antena spiral digunakan baik secara mandiri maupun sebagai elemen susunan antena, misalnya antena cermin, yang menambah directivity pada keunggulan antena spiral.
Karena sifat polarisasi elips, antena spiral telah diterapkan dalam teknologi komunikasi ruang angkasa, karena, dalam beberapa kasus, polarisasi sinyal yang diterima dapat bersifat acak, misalnya, dari objek yang posisinya dalam ruang berubah atau dapat berubah-ubah (ini benda dapat berupa : pesawat terbang, roket, satelit dll)
Dalam radar, antena dengan polarisasi berputar memungkinkan untuk mengurangi interferensi yang ditimbulkan oleh pantulan dari curah hujan dan dari permukaan bumi, karena arah vektor kuat medan listrik dibalik.
Bidang dengan polarisasi berputar juga dapat digunakan ketika antena yang sama beroperasi untuk transmisi dan penerimaan untuk meningkatkan isolasi antar saluran (dalam hal ini, bidang yang dipancarkan dan diterima harus memiliki arah putaran yang berlawanan).
Saat ini antena heliks banyak digunakan sebagai antena perangkat komunikasi personal. Sebagian besar ponsel, perangkat trunk, dan stasiun radio seluler memiliki desain antena heliks yang beroperasi dalam mode tegak lurus terhadap sumbu radiasi.
Saat ini, saya akan mempelajari pola radiasi SA spiral datar dan silinder, menganalisis ketergantungannya pada panjang, dan melacak perubahan arah ketika mengubah parameter antena. Bandingkan juga karakteristik SA satu sama lain dan dengan jenis antena lainnya.
Di awal setiap bagian, jenis CA tertentu diambil. Dan selanjutnya akan diperoleh hasil analisa komputer untuk mode dan tipe yang berbeda-beda. Semua perhitungan dan plotting akan dilakukan dalam program MathCAD 2001i.
Direncanakan untuk memasukkan program untuk perhitungan paling sederhana dari karakteristik antena heliks dalam aplikasi.
Ciri khas teori SA adalah rumitnya penghitungan medan antena.
Dari berbagai desain antena pita polarisasi elips, yang paling banyak digunakan adalah antena heliks yang dikemukakan oleh Kraus pada tahun 1947 dan berbagai modifikasinya.
Untuk dapat menghitung karakteristik dan parameter SA yang terdaftar dalam rentang frekuensi yang luas, perlu untuk menetapkan ketergantungan kecepatan fasa gelombang arus yang merambat sepanjang kawat secara spiral pada geometri dan frekuensi tegangan. menggairahkan spiral.
Banyak karya telah dikhususkan untuk menghitung kecepatan fasa gelombang arus yang merambat sepanjang kawat spiral dan menetapkan ketergantungan kecepatan fasa pada geometri dan frekuensi tegangan yang menggairahkan spiral; upaya pertama untuk memecahkan masalah ini adalah milik Pocklington, yang kembali pada tahun 1897, setelah memecahkan masalah penentuan kecepatan fase gelombang elektromagnetik, yang merambat sepanjang kawat lurus dan sepanjang cincin, mencoba mempertimbangkan masalah perambatan gelombang elektromagnetik sepanjang spiral. Ia berhasil melakukan ini dalam sejumlah kasus khusus. Terlepas dari karya individu ke arah ini yang berkaitan dengan perambatan gelombang elektromagnetik dalam kumparan, minat terhadap topik ini muncul pada akhir tahun 40-an sehubungan dengan meluasnya penggunaan spiral sebagai struktur perlambatan.
Bab 1. Jenis antena heliks
1.1 Jenis antena heliks
Di antara berbagai jenis antena broadband, berbagai antena heliks menempati tempat yang penting. Antena heliks adalah antena broadband arah rendah dan menengah dengan polarisasi elips dan terkontrol. Mereka digunakan sebagai antena independen, pembangkit antena tanduk pandu gelombang dengan polarisasi elips dan terkontrol, dan elemen susunan antena.
Antena heliks adalah antena gelombang permukaan. Berdasarkan jenis pemandu (sistem perlambatan) dan metode untuk memastikan operasi dalam rentang frekuensi yang luas, dapat dibagi menjadi:
· silinder biasa, yang parameter geometrinya (pitch, radius, diameter kawat) konstan sepanjang keseluruhan dan broadband disebabkan oleh adanya dispersi kecepatan fase;
· equiangular atau frekuensi independen (kerucut, datar);
· tidak beraturan, yang mencakup semua jenis antena heliks lainnya.
Gambar.1.1. 3 antena heliks tidak beraturan:
a – datar dengan nada berliku konstan (Archimedean);
b – berbentuk kerucut dengan pitch belitan konstan;
c – pada permukaan ellipsoid revolusi dengan sudut belitan konstan.
 |
Gambar 1.1.4 Antena heliks silinder tidak beraturan (pitch variabel)
Bergantung pada jumlah lintasan (cabang) dan metode penggulungan, antena heliks dapat berupa kabel tunggal atau ganda dengan belitan satu sisi atau dua sisi (berlawanan).
Tidak adanya atau adanya perlambatan tambahan kecepatan fasa dan metode penerapannya memungkinkan untuk membagi antena heliks menjadi beberapa jenis berikut:
· dari kawat halus dalam dielektrik homogen (udara),
· dari kawat dengan perlambatannya sendiri (antena heliks impedansi),
· terbuat dari kawat dengan perlambatannya sendiri dan dengan dielektrik (antena dielektrik spiral impedansi).
 |
Beras. 1.1.5 Antena helix dengan perlambatan tambahan:
a – impedansi;
b,c – spiral-dielektrik;
d – impedansi spiral-dielektrik.
Salah satu sifat utama antena heliks adalah kemampuannya untuk beroperasi pada pita frekuensi lebar dengan koefisien tumpang tindih 1,5 hingga 10 atau lebih. Semua antena heliks adalah antena gelombang berjalan, tetapi satu keadaan tidak menentukan pengoperasian antena heliks dalam rentang frekuensi dengan koefisien tumpang tindih seperti itu.
Pengoperasian antena spiral silinder biasa jalur tunggal dan modifikasinya dalam rentang frekuensi dimungkinkan karena sifat dispersinya, yang karenanya, dalam rentang frekuensi yang luas, kecepatan fase medan sepanjang sumbu spiral mendekati kecepatan cahaya, pantulan dari ujung bebas spiral kecil, panjang gelombang pada kawat spiral kira-kira sama dengan panjang putaran.
Dalam antena heliks silinder multi-lead, jangkauan operasi semakin diperluas karena penekanan jenis gelombang terdekat yang lebih rendah dan lebih tinggi di dalamnya, sehingga mendistorsi pola radiasi jenis utama.
Antena spiral dengan belitan satu arah memancarkan medan dengan polarisasi elips, mendekati lingkaran. Arah putaran vektor medan sesuai dengan arah belitan spiral. Untuk mendapatkan polarisasi linier dan terkontrol, digunakan antena spiral dengan belitan dua sisi (berlawanan).
Gambar.1.1.6. Antena spiral berbentuk kerucut dengan belitan dua sisi (berlawanan): a – berbentuk kerucut dengan empat kabel; b – datar tiga arah.
Bentuk antena heliks yang tidak bergantung pada frekuensi (datar dan berbentuk kerucut) hanya ditentukan oleh sudutnya. Setiap panjang gelombang dalam rentang operasi berhubungan dengan bagian radiasi dengan bentuk konstan dan dimensi listrik konstan. Oleh karena itu, lebar pola radiasi dan impedansi masukan kira-kira tetap konstan pada rentang frekuensi yang sangat luas (10:1 ... 20:1).
Untuk memperoleh radiasi searah dengan polarisasi elips pada rentang frekuensi yang lebih kecil (2:1 ... 4:1), tidak perlu menjaga bentuk antena secara ketat sesuai dengan kondisi independensi frekuensi. Jika, ketika berpindah dari satu panjang gelombang ke panjang gelombang lainnya, bentuk dan dimensi listrik elemen pemancar diulang setidaknya kira-kira, antena beroperasi dalam rentang frekuensi dengan karakteristik dan parameter yang kurang konstan. Setelah ini, dimungkinkan untuk membuat rangkaian antena yang sangat luas, tidak sepenuhnya tunduk pada prinsip independensi frekuensi, dalam bentuk spiral tunggal atau multi-filar yang dililitkan (menurut hukum belitan yang berbeda) pada permukaan rotasi yang berbeda. Kadang-kadang antena seperti itu disebut independen frekuensi kuasi.
Antena heliks independen frekuensi kuasi untuk memperoleh polarisasi terkontrol dan linier juga dibuat dengan belitan dua sisi. Untuk mendapatkan polarisasi linier dan sirkular yang terkontrol, berbagai antena heliks filamen ganda (silinder, equiangular, dll.) juga dapat digunakan.
Gambar 1.1.7. Antena heliks independen frekuensi kuasi dengan belitan dua sisi (berlawanan) dan nada konstan: a – kerucut empat kabel; b – empat arah hemisfer; c – ellipsoidal empat arah.
Antena jenis ini sangat cocok untuk penerimaan sinyal televisi terestrial digital jarak jauh. Kesederhanaan produk ini menawan; hanya ada dua bagian utama: reflektor yang terbuat dari sekop salju dan spiral yang terbuat dari gulungan kabel listrik. Tidak ada satu pun sambungan yang disolder, semuanya disekrup dan dipelintir. Tidak ada elemen pencocokan yang rumit. Namun, penguatan desain mencapai lebih dari 10 dB, yang memungkinkannya digunakan dalam beberapa kasus tanpa amplifier. Dengan antena tanpa amplifier inilah saya menerima sinyal televisi digital di luar kota.
Saya ingin mengingatkan Anda bahwa antena desimeter apa pun cocok untuk saluran siaran digital, perbedaannya hanya pada jangkauan penerimaan. Namun tidak semua antena akan memberikan penguatan maksimum dan pencocokan tepat pada frekuensi yang diinginkan. Tidak peduli betapa rumitnya sebuah antena, ia memiliki penurunan dan perolehan puncak di seluruh rentang frekuensi yang diterima.
Antena spirallah yang memantau penerbangan kosmonot pertama Yuri Gagarin.Ketika penjelajah bulan Soviet pertama, yang mengorientasikan spiral, membajak permukaan Bulan, saya bermimpi membuat antena luar angkasa yang sama.
 |
| Foto 2. |
Tidak ada yang lebih buruk dari urusan yang belum selesai. Sebagai dasar, saya memilih antena heliks yang paling sederhana dari semua jenis. Ini adalah permulaan tunggal, spiral, silindris (kadang-kadang berbentuk kerucut), teratur, yaitu dengan jarak belitan yang konstan atau jarak yang sama antara belokan. Jadi, nama antena sudah menunjukkan desainnya. Desain inilah yang pertama kali diusulkan oleh Kraus J.D.
"Antena sinar heliks". – “Elektronik”, 1947. V 20, N 4. R.109.
Saya merekomendasikan buku referensi terbaik untuk amatir radio "Antena", edisi 11, volume 2. Penulis Karl Rothhammel. Buku ini banyak memuat materi praktis tentang hampir semua jenis antena. Karakteristik, parameter, perhitungan praktis, rekomendasi.
Dari publikasi ini saya menyajikan ciri-ciri antena heliks.
 |
| Beras. 1. |
Anda perlu mengetahui frekuensi siaran digital di wilayah Anda dan mengubah nilai frekuensi ini menjadi meter. Panjang gelombang dalam meter = 300/F (frekuensi dalam MHz).
Untuk frekuensi siaran Moskow dari dua paket digital, saya memilih frekuensi rata-rata 522 MHz, yang sesuai dengan panjang gelombang lambda 57 cm, dalam hal ini diameter belokan adalah D = 17,7 cm, jarak antar belokan adalah 13,7 cm, jarak layar ke belokan 7,4 cm, dan lebar layar 35 cm.
Sebagai sekat (reflektor), saya membutuhkan sekop salju yang tidak beraturan yang terbuat dari baja tahan karat mengkilap yang indah, yang terus-menerus ditekuk karena beban salju. Praktek menunjukkan bahwa reflektor tidak harus bulat, dan tidak ada gunanya membuat sisi persegi lebih dari dua diameter putaran spiral.Saya membuat spiral dari kabel listrik jaringan dengan diameter sekitar 2 mm, menggunakan salah satu intinya, tanpa melepaskan insulasi darinya, karena transparan terhadap gelombang radio, dan kawat tembaga tidak teroksidasi di bawah pengaruh lingkungan luar. Dalam praktiknya, ketebalan kawat ternyata hampir 5 kali lebih kecil dari ketebalan teoritis, itulah sebabnya jangkauan antena menjadi sempit. Dalam rentang UHF, antena hanya akan menerima dengan baik beberapa stasiun televisi analog, namun dua paket digital yang terletak berdekatan dalam frekuensi akan cocok dengan pita amplifikasinya. Anda juga memerlukan kabel koaksial 75 Ohm dengan konektor. Saya tidak menyarankan terlalu terbawa dengan panjang kabel, terutama jika antena tidak memiliki amplifier, karena dalam setiap meternya, penguatan 0,5 hingga 1 dB hilang dan kabel yang panjang memerlukan perangkat yang cocok. Dalam desain saya, saya menggunakan kabel sepanjang 3 meter.
 |
| Beras. 2. |
Yang perlu Anda lakukan hanyalah melilitkan spiral, menyambungkan kabel ke konduktor spiral dan menempelkan semuanya ke bilah sekop. Tetapi saya tidak memiliki silinder dielektrik dengan diameter yang diperlukan untuk memasang kawat spiral, dan oleh karena itu saya menggunakan bilah dan selembar kayu lapis kering sebagai bingkai, memindahkan dimensi antena dari sketsa ke atasnya. Akan lebih keren jika gagang sekop digunakan sebagai pengganti bilah dan kayu lapis, tetapi saya hanya menyusun tata letaknya, dan akan lebih mudah bagi saya untuk melakukan semuanya di atas kayu lapis. Ketika cangkangnya mulai dibungkus dengan kawat, produk buatannya tampak seperti badan pesawat terbang. Dari luar, kelihatannya tidak terlalu berbahaya jika saya mulai membengkokkan gulungan dari tabung tembaga, seperti yang saya inginkan sebelumnya. Seperti yang sudah saya katakan, akan lebih mudah untuk menyembunyikan antena seperti itu di bawah punggungan rumah dengan atap yang terbuat dari atap lunak, andulin atau batu tulis, transparan terhadap gelombang radio.
 |
| Foto 3. Menguji tata letak antena. |
Untuk menguji antena, saya menggunakan ruang loteng, di mana saya menggunakan tangga untuk mengangkat produk buatan sendiri lebih dekat ke langit-langit. Di tempat ini, loop bertahap dengan amplifier 35 dB dan antena dalam ruangan yang sulit ditemukan dengan amplifier 30 dB sebelumnya berfungsi. Tempat tes juga. Wilayah Vladimir, 90 km sebelah timur Ostankino. Sekarang antena spiral berfungsi di sini tanpa amplifier. Dia “melihat” pusat televisi melalui: papan berdinding papan, kaca, wol basal 10 cm, papan selubung, kayu lapis OSB, karpet alas, sisik atap yang lembut dan seikat paku dengan panjang yang berbeda-beda. Yang tersisa hanyalah memperbaikinya lebih tinggi lagi, di bawah punggungan rumah atau dibongkar, karena itu hanya tata letaknya.
 |
| Foto 5. Ukuran dan nada yang sebelumnya desain antena hampir identik. |
Untuk meningkatkan parameter antena, tidak ada salahnya menggunakan perangkat yang cocok - transformator yang menyediakan transisi dari antena dengan resistansi 180 Ohm ke kabel koaksial dengan resistansi 75 Ohm. Ini adalah pelat tembaga tipis berbentuk segitiga yang melebar ke arah layar. Saya memilih lokasi pemasangan pelat dan dimensinya secara eksperimental, menggunakan dua jepitan plastik. Di rumah, hal ini dapat dengan mudah dilakukan menggunakan TV dengan menurunkan antena ke tingkat yang lebih rendah, sehingga gambar akan menjadi “bersalju”. Penting untuk bergerak, memutar pelat, dan dengan telinga, dengan mengurangi tingkat kebisingan di saluran audio saat menerima sinyal analog, yang frekuensinya mendekati paket digital, untuk menentukan lokasinya. Lalu solder.
Meski bentuknya tidak masuk akal, antena ini memiliki keunggulan. Tidak memiliki amplifier yang sering crash setelah sambaran petir. Dalam praktiknya, amplifier gagal dua kali selama badai petir di antena luar ruangan yang terletak 30 meter dari tiang listrik di atas yang tersambar petir. Untuk antena yang terletak di bawah atap rumah, enam meter dari tiang pelepasan, tidak tercatat adanya kasus kegagalan amplifier.Catu daya amplifier itu sendiri mungkin gagal karena biasanya selalu diberi energi dan memiliki sumber daya yang terbatas.
Kelebihan lainnya adalah jangkauan antena ini dengan amplifier akan lebih besar, cek sendiri berapa lamanya.
Tambahan. Mengubah desain antena.
Tahun ini (2015) saya memutuskan untuk menyempurnakan desain antena heliks buatan sendiri, menggunakan tabung logam-plastik (logam-plastik) dengan diameter 16 mm sebagai pengganti kawat. Antena yang dirakit sebelumnya telah menjalani operasi serupa dan terlihat lebih baik. Antena spiral juga mengalami penyempurnaan, namun jangan salah, peningkatan level sinyal hanya 10 persen, dan kualitas sinyal tetap pada level 100 persen.
 |
| Foto 7. Antena lama. |
 |
| Foto 8. Perubahan desain. |
Saya sudah lama ingin membuat antena dengan bahan tabung. Kemiripannya dengan minuman nabati terhenti karena harganya yang mahal. Namun bahannya sudah ditemukan dan diuji pada antena sederhana. Tabung yang mudah ditekuk ini terbuat dari aluminium berkualitas tinggi, dilapisi plastik di semua sisinya, dijual di semua pasar konstruksi untuk memasang pipa air.
 |
| Foto 10. Desain baru. |
 |
| Foto 9. Bank - mandrel. |
Ekonomis
perhitungan antena.
Saya harus melakukan perhitungan rumit ini ketika saya pergi ke toko “Semuanya untuk Rumah”, di pinggiran wilayah Moskow dan melihat logam-plastik dengan harga 45 rubel. Panjang gelombang, frekuensi siaran, panjang lingkaran, jumlah putaran, penguatan antena….
Saya berseru 4 meter di kasir, menyimpulkan bagian ekonomi dari proyek tersebut. Biaya antena tidak boleh melebihi biaya cukai minimum sebotol vodka.
Perhitungan antena.
Murni karena alasan ekonomi, ternyata menjadi 6,5 putaran, setengah putaran lebih sedikit dari kabel buatan sebelumnya. Saya juga mengambil jarak antar belokan sama dengan seperempat panjang gelombang. Dengan cara yang sama, saya menghitung panjang satu putaran, tetapi untuk alasan praktis, karena sudah memiliki pengalaman membuat antena loop sederhana, saya mengoreksi ketergantungan logam-plastik pada frekuensi, mengurangi panjang putaran sebesar 1,5 cm. Saya juga menghitung diameter mandrel, membagi panjang belokan yang disesuaikan dengan 3,14. Dengan mempertimbangkan ketebalan tabung, diameter mandrel lebih kecil 8 mm.
Pengaturan.
Ini terdiri dari pengukuran SWR (rasio gelombang berdiri) dengan meteran SWR buatan sendiri. Awalnya saya mengukur yang lama buatan sendiri. Anehnya, perangkat tersebut diklaim sangat cocok dengan beban 50 Ohm (SWR = 1,5). Dengan antena yang dimodifikasi, semuanya juga bertepatan, namun saat ditenagai dari tepi kanvas. Namun secara konstruktif, kemudian saya menggunakan kabel di tengah dan SWR turun menjadi 2. Meteran SWR buatan sendiri yang sederhana, dikombinasikan dengan generator buatan sendiri yang disetel ke frekuensi siaran digital, ternyata sangat berguna. Dengan bantuannya, saya tidak hanya dapat menentukan SWR antena, tetapi juga memeriksa kinerjanya, ketika setiap putaran bereaksi terhadap mendekatnya tutup panci dengan mengayunkan jarum mikroammeter.
Hasil.
Perubahan desain menambahkan peningkatan penguatan sebesar 10 persen, meskipun faktanya antena memiliki putaran yang lebih sedikit setengahnya. Secara umum, ia menerima program dalam rentang UHF, beroperasi dalam mode analog, tidak lebih buruk dari antena "saluran gelombang" (Uda-Yagi), yang mencakup 12 direktur dan amplifier dengan penguatan minimal 26 dB. Kedua antena tersebut ditempatkan pada kondisi yang sama pada ketinggian yang sama dari permukaan tanah. Satu-satunya perbedaan adalah bahwa pengoperasian antena yang dibeli, ketika menerima sinyal digital melalui udara, bergantung pada cuaca dan waktu, mensimulasikan kemunduran aliran gelombang radio dengan karakteristik suara quacking dan pembekuan televisi. gambar, atau bahkan tidak adanya gambar sama sekali. Penerimaan radio dengan antena buatan sendiri selalu konstan.
Namun secara keseluruhan, saya tidak puas dengan desain ini, karena saya mengharapkan sesuatu yang lebih darinya, hanya berdasarkan dimensinya dan uang yang dikeluarkan. Membandingkan antena helix ini dengan desain sebelumnya antena buatan sendiri untuk menerima televisi digital terestrial, hanya terdiri dari dua cincin bertahap dengan diameter yang sama, terbuat dari bahan yang sama, saya tidak menemukan keuntungan yang signifikan ketika membandingkannya dalam hal tingkat penerimaan.
Dua cincin bertahap dan enam cincin yang dipilin menjadi spiral memberikan penguatan teoritis sebesar 6 dB dan 10 dB. Dua cincin di udara terbuka dan 6,5 cincin di bawah atap, pada ketinggian yang sama dari tanah dan dengan tingkat persentase perolehan yang hampir sama. Mungkin atapnya menyerap perbedaan 4 dB, atau mungkin sangat sulit untuk melihat perbedaan ini? Pada saat yang sama, jangan memaparkan kumparan ini ke jalan, sehingga membuka topik untuk pembicaraan yang tidak perlu.
Apakah aku sudah putus asa? TIDAK! Radio amatir adalah sumber kesenangan. Ambil radio amatir, itu menarik. Mungkin hasil Anda akan lebih baik.
Kemungkinan besar, saya akan kembali ke antena spiral ini, karena tidak tertidur ketika antena “saluran gelombang” berhenti menerima udara.
Antena spiral diyakini memiliki polarisasi melingkar, tetapi pendapat ini salah. Faktanya, struktur belitannya sedemikian rupa sehingga gelombang dengan polarisasi linier juga diterima. Ini berguna bila memungkinkan untuk mengerjakan struktur gelombang apa pun. Dan antena heliks digunakan sebagai mirror feed pada satelit. Bagi amatir radio, kerugiannya adalah gelombang terpolarisasi linier dilemahkan sebanyak tiga desibel; seperti diketahui, tidak ada gelombang lain yang digunakan dalam siaran radio dan televisi. Di dalam negeri, umpan spiral hanya cocok untuk menangkap NTV+ dari satelit; metode ini tidak digunakan di sana. Kami tidak akan membahas sejumlah aplikasi khusus antena ini. Namun, pertanyaan tentang topik tersebut dapat ditemukan di Internet. Kami tidak dapat menjawab siapa yang akan mendapat manfaat dari antena spiral yang dipilin dari kawat dan dipasang pada sepotong pipa; bahkan dalam koleksi karya amatir radio, produk kelas ini sama sekali tidak ada.
Cara merakit antena helix
Antena spiral menyerupai pemanas inframerah dengan desain tertentu. Di Uni Soviet, pabrik militer memproduksi peralatan rumah tangga. Oleh karena itu kesamaan antara piringan parabola dan pemanas. Untuk perakitan, Anda perlu mengetahui diameter dan tinggi lilitan kawat, jumlah lilitan. Bahan yang Anda perlukan:
- Lembaran baja untuk layar, dengan ketebalan sewenang-wenang, sehingga tidak bengkok karena angin dan benturan lainnya.
- Sepotong kawat sehingga cukup untuk melilitkan belokan dengan cadangan.
- Kabel listrik: untuk televisi 75 Ohm, untuk radio 50 Ohm.
- Pipa plastik dengan diameter yang dibutuhkan.
Antena spiral termasuk dalam kelas gelombang berjalan, resistansi perangkatnya tinggi, sehingga, setelah menghitung perangkat dengan benar, antena tersebut dapat dihubungkan tanpa koordinasi. Pertama, pipa diberi tanda, dengan margin sehingga bisa ditempelkan ke layar dan direkatkan. Pitch belitan ditandai sepanjang sumbu (sebaiknya di kedua sisi). Di masa depan, risiko digunakan untuk menyamakan kedudukan. Mundur beberapa sentimeter di depan dan mulailah bekerja dengan spidol. Harap dicatat bahwa di sisi sebaliknya kumparan bergerak tepat setengah langkah.
Spiral dililitkan pada pipa tanpa memperhitungkan pitch, dengan jumlah putaran yang diperlukan. Di masa depan, mulai dari tanda pertama, Anda perlu meregangkan kawat dengan benar. Untuk mencegah perpindahan lebih lanjut, posisi yang benar harus diperbaiki dengan tetesan lem. Sekitar tiga atau empat per putaran. Sementara itu, mari kita buat layarnya.
Pilih persegi dengan sisi sekitar lima kali diameter pipa lilitan. Tidak peduli berapa ketebalan bajanya, pertahankan karakteristik kekuatannya. Saat dirakit, layarnya tegak lurus dengan pipa.
Untuk perakitan listrik, sebuah lubang harus dibor di area ujung spiral (dasar pipa) dan kawat harus dimasukkan ke dalam. Di belakang layar di dinding samping kami membuat lubang tambahan untuk melewati kabel suplai yang dikepang. Secara elektrik, inti pusat dihubungkan ke spiral, layar pengumpan dihubungkan ke layar antena. Suatu struktur dibentuk untuk menerima dan mengirimkan gelombang. Pipa dengan layar baja dihubungkan dengan lem-sealant di sudut untuk memastikan tegak lurus bagian-bagiannya. Poin-poin penting:
- Spiral dan layar terbuat dari bahan konduktif, misalnya tembaga.
- Pipa dielektrik.
Perhitungan antena helix
Antena heliks bagus dalam menangkap semua jenis gelombang yang digunakan dalam siaran terestrial. Namun untuk menangkap radio, sumbunya harus diarahkan ke atas, sedangkan layarnya diposisikan horizontal. Perangkat ini memiliki sifat terarah; jangan berharap mampu mencakup sejumlah menara dari satu titik. Tidak begitu mudah. Pola radiasi bergantung pada dimensi antena heliks dan sangat:
- Jika panjang kumparan lebih kecil dari panjang gelombang, radiasi lateral mendominasi sumbu antena. Apalagi polarisasinya tidak melingkar.
- Idealnya, panjang kumparan berada dalam kisaran 0,75 - 1,3 panjang gelombang. Dalam hal ini, kita mengamati lobus utama dari pola radiasi ke depan. Tentu saja, Anda memerlukan layar.
- Jika panjang spiral lebih besar dari 1,5 panjang gelombang, maka akan terbentuk dua lobus yang mengarah ke setengah bidang depan. Lebih tepatnya, hasilnya adalah sesuatu yang menyerupai permukaan berbentuk kerucut.
Secara tidak langsung (sesuai poin kedua), pembaca sudah membentuk gambaran tentang jangkauan. Kami akan memperluas pita dua kali, bukan menggunakan silinder, tetapi heliks berbentuk kerucut (antena heliks berbentuk kerucut). Kami merekomendasikan kalkulator online di http://aerial.dxham.ru/onlajn-raschety/raschety-antenn/raschet-spiralnoj-antenny. Di sini diusulkan untuk mengatur frekuensi, pitch belitan spiral, dan panjang emitor:
- Lebar lobus utama pola radiasi bergantung pada panjang belitan spiral. Variasikan jumlah putaran dan amati parameternya (terletak di bagian bawah halaman kalkulator). Diameter belitan spiral hampir tidak berubah secara nyata. Tidak ada penjelasan untuk ini; pembuat kalkulator lebih tahu. Tentu saja, lebih banyak tembaga akan dibutuhkan, yang tercermin pada parameter terkait.
- Mari kita tambahkan bahwa seiring bertambahnya panjang, pertambahan juga meningkat. Ini adalah efek yang khas: kelopaknya menyempit - penguatannya meningkat. Luas pola radiasi bernilai konstan. Seperti yang dikatakan Lomonosov, jika sesuatu tiba di satu tempat, pastilah ia pergi ke tempat lain. Perhatikan bahwa seiring bertambahnya jumlah putaran, bandwidth sedikit berkurang.
- Penguatan bergantung pada pitch belitan: semakin tinggi angkanya, semakin rendah penguatannya, semakin sempit pola radiasinya. Menurut kami hal ini merupakan kesalahan penulis, karena ternyata lebih menguntungkan jika digulung rapat. Selain itu, lebih sedikit kawat yang dibutuhkan. Hanya kelebihannya yang diperlihatkan; dalam praktiknya, hal ini terlihat meragukan.
Di antara properti berguna kalkulator online ini, saya ingin mencatat perhitungan ukuran layar minimum. Adapun langkahnya, periksa di buku referensi, dan itulah yang akan kami lakukan. Omong-omong, fakta menariknya adalah frekuensi WiFi default di situs ini adalah 2,45 GHz. Di sini saat ini antena heliks sering digunakan.
Ditemukan: keuntungan hanya bergantung pada jumlah putaran. Disarankan untuk memilih nada belitan dengan panjang gelombang 0,22 - 0,24. Di situs web kami menetapkan nilai ini dalam batas yang luas. Kami mengundang pembaca untuk memilih nada dengan memvariasikan jumlah putaran. Kebetulan beberapa kalkulator mengandung kesalahan; hanya pemrogram web yang memiliki informasi akurat.
Omong-omong, sumber informasi baru menyatakan bahwa layar ditempatkan di belakang spiral pada jarak 0,12 panjang gelombang. Ditambahkan bahwa jika diameter layar dipilih 0,8 panjang gelombang atau lebih, sisi perseginya akan lebih besar lagi: 1,1 λ. Situasinya tidak begitu jelas, tetapi bayangkan lingkaran itu harus masuk ke dalam - semuanya jatuh pada tempatnya.
Sedangkan untuk pencocokan, resistansi antena heliks sangat bergantung pada ketebalan kabel dan menurun seiring dengan meningkatnya resistansi. Dimungkinkan untuk mencapai angka yang sama dengan 75 dan bahkan 50 Ohm. Dalam hal ini, persetujuan tidak diperlukan, yang menyederhanakan pengoperasian. Ini bekerja pada frekuensi tinggi. Misalnya, impedansi karakteristik akan menjadi 75 Ohm dengan ketebalan kawat 5% dari panjang gelombang. Untuk mendapatkan 50 Ohm, Anda harus mengambil ketebalan kawat 7% dari panjang gelombang. Anda melihat bahwa ini nyata pada frekuensi WiFi, yang berarti kita akan menghitung parameter dengan cara ini, menghindari koordinasi.
Harap dicatat bahwa kalkulator tidak memungkinkan Anda mengatur ketebalan kawat, dan dengan yang sudah ada, impedansi karakteristiknya adalah 140 Ohm. Ini mungkin tipuan; menurut informasi kami, kabel harus 50 Ohm pada frekuensi WiFi. Tetapi mudah untuk memeriksa apakah ketergantungan pada ketebalan kawat terpenuhi. Mari kita sajikan tabel dan bandingkan hasilnya.
Tabel perhitungan
Jadi frekuensinya adalah 2450 MHz, kita mencari panjang gelombangnya menggunakan rumus sederhana:
λ = 299.792.458 / 2.450.000.000 = 0,1223 meter.
Temukan diameter kawat yang diperlukan untuk resistansi 140 Ohm:
0,1223 x 0,02 = 2,45 mm, coba periksa apakah cocok dengan kalkulator online! Kami melihat dan melihat: 2.4. Nah, jika kita memperhitungkan bahwa tanpa pembulatan ternyata menjadi 2,447 mm, maka kita asumsikan kedua sumber tersebut saling berulang, yang berarti petunjuk pemilihan pitch belitan (lihat di atas) dapat dipercaya. Pada titik ini, kita asumsikan antena heliks buatan sendiri sudah siap, dan kita juga akan menemukan ketebalan kawat yang resistansinya menjadi 50 Ohm: ternyata 8,5 mm. Terlebih lagi, pada frekuensi tinggi ini sulit untuk menyediakan kondisi yang dibutuhkan. Oleh karena itu, tujuan membuat antena spiral sendiri sering kali diberikan kepada ilmuwan komputer.
Mengenai ketidakkonsistenan kalkulator, periksa informasi teknis yang Anda baca di Internet beberapa kali. Kami yakin bahwa kami telah menjawab pertanyaan tentang apa itu antena heliks dan bagaimana cara membuat antena heliks. Keuntungan dari desain ini adalah kemudahan pembuatannya, jika tambalan perlu dihitung, dikoordinasikan, dan bukan fakta bahwa itu akan berhasil, ada perangkat bagus yang memenuhi kondisi tertentu dan menyaring banyak gangguan. Terdapat antena yang identik di kedua sisi (penerimaan dan transmisi) untuk bekerja dengan polarisasi melingkar, jika tidak, hasilnya akan menjadi tidak dapat diprediksi secara misterius. Antena spiral yang dirakit sendiri adalah kenyataan.
Saya memutuskan untuk menyoroti komentar ini, yang akan saya berikan di bawah teks, sebagai artikel terpisah. Penulisnya menemukan antena spiral, yang, dalam kondisi penerimaan terburuk, memastikan pengoperasian dua televisi secara bersamaan, tanpa amplifier atau splitter. Ia menyebut desainnya BISPIRAL, meskipun nama ini sudah dipadukan dengan antena heliks ganda dan dua antena heliks, yang dihadirkan dalam versi berbeda dan untuk tujuan fungsional berbeda. Namun, dari contoh di atas, Anda akan memahami bahwa ini adalah hal lain yang masih perlu diberi nama.
BISPIRAL
Penjual melarang orang membeli receiver DVB-T2: “Jika Anda membawanya kembali, kami tidak akan menangkapnya!” Ada 35 km antara sumber dan kota saya. Jaraknya tidak mengancam, namun tiga saluran listrik - 500 dan 750 saluran listrik - merupakan sumber gangguan. Selain itu, sinyal langsung terhalang bukit dengan padatnya bangunan 16 lantai.kanal frekuensi ke-31 (551 MHz) dan ke-51 (714 MHz).
Yang pertama diproduksi dan diuji adalah antena dua cincin. Dia membantu menemukan satu-satunya pilihan untuk arah penerimaan, menunjukkan "sekilas" sinyal TV yang dipantulkan pada sudut lancip dari gedung sembilan lantai yang terletak di setengah kilometer.
Saya membuat antena heliks 7 putaran yang dirancang untuk saluran 31. Rangkanya didasarkan pada 4 buah pipa air polipropilen (garis singgung kecil!), untuk spiral persegi - kawat tembaga untai tunggal dengan penampang 4 meter persegi. mm dalam isolasi vinil, kabel lima meter. Hasilnya cukup memuaskan, penerimaan kedua paket bisa diandalkan. Saya mencoba membuat antena serupa sesuai dengan dimensi saluran 51 (714 MHz), hasilnya tidak “menangkap” saluran 31. Dari sini saya menyimpulkan: perhitungan antena heliks harus dilakukan pada saluran frekuensi rendah. Kesimpulan nomor dua: pita lebar antena heliks ditentukan oleh desainnya (seperti klaim Karl Rothhammel), dan bukan oleh diameter kabel yang dililitkan.
Semuanya baik-baik saja sampai istri saya meminta agar dia juga memiliki TV di dapur. Jarak transmisi sinyal frekuensi tinggi yang serius (ditambah 13 meter) merupakan masalah. Penggunaan kepiting, serta menyalakan receiver di “kereta” tidak membuahkan hasil. Saya menguji tiga model amplifier SWA, dengan yang terbaik intensitas sinyalnya meningkat dari 70 menjadi 90, tetapi tidak ada kualitas sama sekali dalam rentang jauh! Secara terpisah, receiver dengan antena ini menyediakan penerimaan kedua paket yang andal.
Membangun antena kedua berarti mengacaukan balkon...
Keputusan telah tiba. Bagaimana jika kita menyusun spiral kedua pada bingkai yang sama, menempatkan lilitan di antara lilitan spiral pertama? Tidak lama kemudian, revisi selesai dalam 1,5 jam. Hasilnya luar biasa! Untuk spiral kedua saya menggunakan kawat dengan belitan pelindung berlapis perak. Intensitas dan kualitas sinyal pada penerima jauh (!) meningkat sebesar 15 poin. Pengaruh penerima satu sama lain dengan antena seperti itu tidak diperhatikan.
Diketahui bahwa ketika sinyal dari dua heliks ditambahkan, intensitas sinyal menjadi dua kali lipat. Saya belum mencoba menghubungkan spiral, tapi itu akan menarik. Menarik juga untuk mencoba empat spiral pada kerangka yang sama...
Saya harap informasi ini bermanfaat bagi mereka yang ingin tahu dan berguna!
P.S. Jika ada tombol “masukkan gambar”, saya akan melampirkan foto.
Nah, sekarang – jalan keluar saya.
Sulit untuk tidak setuju bahwa informasi ini sangat diperlukan. Kami hanya dapat menyesal bahwa sumber blog ini tidak menyediakan komentar yang disertai dengan foto. Dan komentar ini sendiri tidak langsung muncul, namun saya menemukannya secara kebetulan di sela-sela blog dan memasukkannya ke tempat yang tepat hanya dua minggu kemudian.
Segera selama komentar, saya hanya akan mengklarifikasi bahwa ketika menambahkan dua spiral, seperti antena lain dengan sifat terarah, penguatan totalnya hanya meningkat sebesar 3 dB, jika penguatan antena ini diukur dari vibrator setengah gelombang ( setidaknya itulah yang dikatakan penulis buku dua jilid “ Antena" oleh Karl Rothhammel dan "Buku Pegangan Perancang Amatir Radio" di bawah redaksi umum R. M. Malinin).
Pengalaman penulis komentar terlampir secara praktis membuktikan bahwa semakin buruk kondisi perambatan gelombang radio, semakin kuat keuntungan polarisasi sirkular yang dimiliki antena heliks, dan bahkan dengan memperhitungkan kerugian sebesar 3 dB jika menerima a sinyal dari pemancar televisi dengan polarisasi horizontal.
Sekarang kita perlu menemukan nama untuk antena buatan sendiri yang penulis uji ini. Agar tidak bingung dengan terminologi antena heliks, saya memutuskan untuk tertarik pada nama-nama yang sudah dikenal, dan ternyata
Saya juga mencatat bahwa dari seluruh variasi antena, hanya antena spiral yang memimpin dalam jumlah bentuk geometris dan nama yang sesuai, dan untuk dua atau lebih spiral, opsi nama meningkat secara proporsional.
Antena heliks dengan polarisasi horizontal.
Ini adalah dua spiral, dengan jarak belitan berlawanan, terletak sejajar satu sama lain pada bidang horizontal, dengan satu reflektor yang sama, dengan jarak yang disarankan antara sumbu sama dengan 1,5 panjang gelombang. Jika spiral terletak pada bidang horizontal, maka spiral tersebut mempunyai polarisasi horizontal, jika pada bidang yang sama satu sama lain, maka polarisasi bersifat vertikal. Dua spiral yang masing-masing terdiri dari enam putaran memberikan penguatan sebesar 14 dB, jika dibandingkan dengan vibrator setengah gelombang (izinkan saya mengingatkan Anda bahwa 6 putaran, menurut tabel dalam publikasi yang sama, adalah 11 dB). Dibandingkan dengan heliks tunggal dengan impedansi karakteristik 120 ohm, heliks ganda memiliki keunggulan karena resistansi totalnya adalah 60 ohm dan lebih mudah dipadukan dengan kabel koaksial 50 atau 75 ohm. Dengan jenis susunan spiral yang sama, polarisasinya akan berbentuk lingkaran.
Yang kurang umum digunakan adalah desain antena heliks dengan polarisasi horizontal, di mana dua heliks dengan arah belitan berbeda dihubungkan sepanjang sumbu yang sama.
Antena heliks ganda.
Dalam buku dua jilid yang sama (jenis antena khusus untuk pita VHF dan UHF, bab 26. 8.) ada istilah lain “ antena heliks ganda“Sebenarnya antena ini memiliki sifat yang sebanding dengan batang seperempat gelombang, yang dibuat dalam bentuk spiral, dan fungsi penyeimbang dilakukan oleh spiral dengan diameter lebih besar.
Antena spiral termasuk dalam kelas antena gelombang berjalan. Rentang operasi utamanya adalah desimeter dan sentimeter. Itu milik kelas antena permukaan. Elemen utamanya adalah spiral yang terhubung ke garis koaksial. Spiral menciptakan pola radiasi berupa dua lobus yang dipancarkan sepanjang porosnya dalam arah yang berbeda.
Antena heliks tersedia dalam tipe silinder, datar, dan kerucut. Jika lebar jangkauan operasi yang diperlukan adalah 50% atau kurang, maka heliks silinder digunakan pada antena. Spiral berbentuk kerucut meningkatkan jangkauan penerimaan dua kali lipat dibandingkan dengan spiral silinder. Dan yang datar sudah memberikan keuntungan dua puluh kali lipat. Yang paling populer untuk penerimaan dalam rentang frekuensi VHF adalah antena radio berbentuk silinder dengan polarisasi melingkar dan penguatan sinyal keluaran yang tinggi.
Perangkat antena
Bagian utama antena adalah konduktor melingkar. Di sini, biasanya, kawat tembaga, kuningan atau baja digunakan. Pengumpan terhubung ke sana. Ini dirancang untuk mengirimkan sinyal dari spiral ke jaringan (penerima) dan dalam urutan terbalik (pemancar). Pengumpan adalah tipe terbuka dan tertutup. Pengumpan tipe terbuka adalah pandu gelombang tanpa pelindung. Dan tipe tertutup memiliki pelindung khusus terhadap interferensi, yang membuat medan elektromagnetik terlindung dari pengaruh luar. Tergantung pada frekuensi sinyal, desain pengumpan berikut ditentukan:
Hingga 3 MHz: jaringan kabel terlindung dan tidak terlindung;
3 MHz hingga 3 GHz: kabel koaksial;
Dari 3 GHz hingga 300 GHz: pandu gelombang logam dan dielektrik;
Di atas 300 GHz: jalur kuasi-optik.
Elemen lain dari antena adalah reflektor. Tujuannya adalah memfokuskan sinyal ke spiral. Itu terutama terbuat dari aluminium. Basis antena adalah bingkai dengan konstanta dielektrik rendah, misalnya busa atau plastik.
Perhitungan dimensi antena utama
Perhitungan antena heliks diawali dengan menentukan dimensi utama heliks. Mereka:
Jumlah putaran n;
Sudut heliks a;
Diameter spiral D;
Nada spiral S;
Diameter reflektor 2D.
Hal pertama yang harus dipahami ketika merancang antena heliks adalah bahwa ia merupakan resonator gelombang (penguat). Fiturnya adalah impedansi inputnya yang tinggi.
Jenis gelombang yang tereksitasi di dalamnya bergantung pada dimensi geometris rangkaian amplifikasi. Putaran spiral yang berdekatan memiliki pengaruh yang sangat kuat terhadap sifat radiasi. Rasio optimal:
D=λ/π, dengan λ adalah panjang gelombang, π=3,14
Karena λ merupakan nilai yang bervariasi dan bergantung pada frekuensi, maka perhitungannya mengambil nilai rata-rata dari indikator tersebut, dihitung dengan menggunakan rumus:
λ menit= c/f maks; λ maks= c/f menit, dimana c=3×10 8 m/detik. (kecepatan cahaya) dan f max, f min - parameter frekuensi sinyal maksimum dan minimum.
λ av=1/2(λ menit+ λ maks)
n= L/S, dimana L adalah panjang total antena, ditentukan dengan rumus:
L= (61˚/Ω) 2 λ rata-rata, di mana Ω adalah koefisien directivity antena, bergantung pada polarisasi (diambil dari buku referensi).
Klasifikasi berdasarkan jangkauan operasi
Menurut rentang frekuensi utama, perangkat pemancar dan penerima adalah:
1. Pita sempit. Lebar berkas dan impedansi masukan sangat bergantung pada frekuensi. Hal ini menunjukkan bahwa antena dapat beroperasi tanpa menyetel ulang hanya dalam spektrum panjang gelombang yang sempit, sekitar 10% dari pita frekuensi relatif.
2. Jangkauan luas. Antena tersebut dapat beroperasi pada spektrum frekuensi yang luas. Namun parameter utamanya (penguatan arah, pola radiasi, dll.) masih bergantung pada perubahan panjang gelombang, tetapi tidak sebanyak parameter pita sempit.
3. Frekuensi independen. Dipercaya bahwa di sini parameter utama tidak berubah ketika frekuensi berubah. Antena tersebut memiliki wilayah aktif. Ia memiliki kemampuan untuk bergerak sepanjang antena tanpa mengubah dimensi geometrisnya, bergantung pada perubahan panjang gelombang.
Yang paling umum adalah antena spiral tipe kedua dan ketiga. Tipe pertama digunakan ketika diperlukan peningkatan “kejelasan” sinyal pada frekuensi tertentu.
Membuat antena sendiri
Industri ini menawarkan banyak pilihan antena. Variasi harga dapat bervariasi dari beberapa ratus hingga beberapa ribu rubel. Ada antena untuk televisi, penerimaan satelit, dan telepon. Tapi Anda bisa membuat antena spiral dengan tangan Anda sendiri. Ini tidak terlalu sulit. Antena heliks untuk Wi-Fi sangat populer.
Mereka sangat relevan ketika diperlukan untuk memperkuat sinyal dari router di rumah besar. Untuk melakukan ini, Anda membutuhkan kawat tembaga dengan penampang 2-3 mm 2 dan panjang 120 cm, perlu membuat 6 putaran dengan diameter 45 mm. Untuk melakukan ini, Anda bisa menggunakan tabung dengan ukuran yang sesuai. Pegangan sekop berfungsi dengan baik (diameternya kira-kira sama). Kami melilitkan kawat dan mendapatkan spiral dengan enam putaran. Kami membengkokkan ujung yang tersisa sehingga melewati sumbu spiral secara merata, “mengulanginya”. Kami meregangkan bagian sekrup sehingga jarak antara belokan berada dalam jarak 28-30 mm. Kemudian kita lanjutkan ke pembuatan reflektor.
Sepotong aluminium berukuran 15 × 15 cm dan tebal 1,5 mm cocok untuk ini. Dari bagian kosong ini kami membuat lingkaran dengan diameter 120 mm, memotong tepi yang tidak perlu. Bor lubang 2mm di tengah lingkaran. Kami memasukkan ujung spiral ke dalamnya dan menyolder kedua bagian satu sama lain. Antena sudah siap. Sekarang Anda perlu melepas kabel radiasi dari modul antena router. Dan solder ujung kabel ke ujung antena yang keluar dari reflektor.
Fitur antena 433 MHz
Pertama-tama, harus dikatakan bahwa gelombang radio dengan frekuensi 433 MHz, ketika merambat, diserap dengan baik oleh tanah dan berbagai hambatan. Pemancar berdaya rendah digunakan untuk menyampaikannya. Biasanya frekuensi ini digunakan oleh berbagai perangkat keamanan. Ini khusus digunakan di Rusia agar tidak menimbulkan gangguan di udara. Antena heliks 433 MHz memerlukan rasio sinyal keluaran yang lebih tinggi.
Keistimewaan lain ketika menggunakan peralatan transceiver tersebut adalah bahwa gelombang pada kisaran ini memiliki kemampuan untuk menambahkan fase gelombang langsung dan gelombang pantulan dari permukaan. Hal ini dapat memperkuat sinyal atau melemahkannya. Dari penjelasan di atas kita dapat menyimpulkan bahwa pilihan penerimaan “terbaik” bergantung pada penyesuaian individu pada posisi antena.
Antena buatan sendiri pada 433 MHz
Sangat mudah untuk membuat antena heliks 433 MHz dengan tangan Anda sendiri. Ini sangat kompak. Untuk melakukan ini, Anda memerlukan sepotong kecil kawat tembaga, kuningan, atau baja. Anda juga bisa menggunakan kawat saja. Diameter kawat harus 1 mm. Kami memutar 17 putaran menjadi mandrel dengan diameter 5 mm. Kami meregangkan garis sekrup sehingga panjangnya 30 mm. Dengan dimensi tersebut kami menguji antena untuk penerimaan sinyal. Dengan mengubah jarak antar belokan, dengan meregangkan dan mengompresi spiral, kami mencapai kualitas sinyal yang lebih baik. Namun perlu Anda ketahui bahwa antena semacam itu sangat sensitif terhadap berbagai objek yang didekatkannya.
Antena penerima UHF
Antena spiral UHF diperlukan untuk menerima sinyal televisi. Secara desain, mereka terdiri dari dua bagian: reflektor dan spiral.
Lebih baik menggunakan tembaga untuk spiral - resistansinya lebih kecil dan, karenanya, kehilangan sinyal lebih sedikit. Rumus perhitungannya:
Panjang total spiral adalah L=30000/f, di mana f adalah frekuensi sinyal (MHz);
Nada spiral S= 0,24 L;
Diameter kumparan D=0,31/L;
Diameter kawat spiral d ≈ 0,01L;
Diameter reflektor 0,8 nS, dimana n adalah jumlah lilitan;
Jarak ke layar H= 0,2 L.
Memperoleh:
K=10×lg(15(1/L)2nS/L)
Cangkir reflektor terbuat dari aluminium.
Jenis peralatan transceiver lainnya
Antena heliks berbentuk kerucut dan datar lebih jarang ditemukan. Hal ini disebabkan sulitnya pembuatannya, meskipun memiliki karakteristik yang lebih baik dalam hal transmisi sinyal dan jangkauan penerimaan. Radiasi pemancar tersebut tidak dibentuk oleh semua lilitan, tetapi hanya oleh lilitan yang panjangnya mendekati panjang gelombang.
Pada antena datar, heliks dibuat berupa garis dua kawat yang digulung menjadi spiral. Dalam hal ini, belitan yang berdekatan tereksitasi dalam fase dalam mode gelombang berjalan. Hal ini menghasilkan medan radiasi terpolarisasi melingkar yang tercipta menuju sumbu antena, memungkinkan terciptanya pita frekuensi yang lebar. Ada antena datar dengan apa yang disebut spiral Archimedes. Bentuk kompleks ini memungkinkan peningkatan rentang frekuensi transmisi secara signifikan dari 0,8 hingga 21 GHz.
Perbandingan antena heliks dan antena pancaran sempit
Perbedaan utama antara antena heliks dan antena terarah adalah ukurannya yang lebih kecil. Hal ini membuatnya lebih ringan, sehingga memungkinkan pemasangan dengan upaya fisik yang lebih sedikit. Kerugiannya adalah jangkauan frekuensi penerimaan dan transmisi yang lebih sempit. Ia juga memiliki pola radiasi yang lebih sempit, sehingga memerlukan “pencarian” posisi terbaik di ruang angkasa untuk penerimaan yang memuaskan. Keuntungannya yang tidak diragukan lagi adalah kesederhanaan desainnya. Nilai tambah yang besar adalah kemampuan untuk menyetel antena dengan mengubah tinggi nada kumparan dan panjang total spiral.
Antena pendek
Untuk resonansi yang lebih baik pada antena, panjang bagian spiral yang “memanjang” harus sedekat mungkin dengan nilai panjang gelombang. Namun tidak boleh kurang dari ¼ panjang gelombang (λ). Dengan demikian, λ dapat mencapai hingga 11 m, hal ini relevan untuk rentang HF. Dalam hal ini, antena akan terlalu panjang, dan ini tidak dapat diterima. Salah satu cara untuk menambah panjang konduktor adalah dengan memasang kumparan ekstensi di dasar penerima. Pilihan lainnya adalah memasukkan tuner ke sirkuit. Tugasnya adalah mencocokkan sinyal keluaran pemancar radio dengan antena di semua frekuensi operasi. Secara sederhana, tuner bertindak sebagai penguat sinyal yang masuk dari penerima. Skema ini digunakan pada antena mobil, dimana ukuran elemen yang menerima gelombang radio sangat penting.
Kesimpulan
Antena heliks telah mendapatkan popularitas besar di banyak bidang komunikasi elektronik. Berkat mereka, komunikasi seluler dilakukan. Mereka juga digunakan di televisi dan bahkan dalam komunikasi radio luar angkasa. Salah satu perkembangan yang menjanjikan untuk memperkecil ukuran antena adalah penggunaan reflektor kerucut, yang memungkinkan peningkatan panjang gelombang penerima dibandingkan dengan reflektor konvensional. Namun, ada juga kelemahan yang terlihat pada pengurangan spektrum frekuensi operasi. Contoh yang menarik juga adalah antena heliks berbentuk kerucut “filar ganda”, yang memungkinkan pengoperasian dalam rentang frekuensi yang luas karena pembentukan diafragma arah isotropik. Hal ini terjadi karena saluran listrik berupa kabel dua kawat memberikan perubahan impedansi gelombang yang mulus.