Циклдік антенна дегеніміз не?
Ілмекті антенна бір немесе бірнеше өткізгіш элементтерді тұйық жолға орналастыру және құрылымға РЖ сигналын беру арқылы жасалады. Ілмек дөңгелек, шаршы, тікбұрышты, үшбұрышты, эллиптикалық немесе белгілі бір механикалық және электрлік талаптарға сай болу үшін басқа пішінде жасалған болуы мүмкін.
Негізінен электр тогының элементімен байланысты кәдімгі дипольді антеннадан айырмашылығы, электрлік жағынан кішкентай контур шамамен магниттік диполь сияқты әрекет етеді. Оның жұмысы электромагниттік толқынның магнит өрісінің компонентімен тығыз байланысты, бұл контурлы антенналарды қабылдау, бағытты анықтау, жақын өрісті сезу, RFID және электромагниттік өлшеу жүйелерінде әсіресе пайдалы етеді.
Циклдік антенналар бір жиілік диапазонымен шектелмейді. Олардың жұмыс жиілігі толқын ұзындығына қатысты цикл шеңберінің ұзындығына, орамдар санына, өткізгіш өлшемдеріне, жүктеме компоненттеріне, қоректендіру құрылымына және қоршаған орнату ортасына байланысты. Сондықтан циклдік конструкцияларды төмен жиілікті қабылдау жүйелерінен бастап UHF және микротолқынды қолданбаларға дейін табуға болады.
Негізгі құрылым және жұмыс принципі
Өткізгіш контурдың айналасында РФ тогы ағып өткенде, ол контур жазықтығына шамамен перпендикуляр магнит өрісін тудырады. Қабылдау кезінде контур арқылы өтетін өзгермелі магнит өрісі оның терминалдарында кернеу тудырады.
Қабылданған сигналдың күші бірнеше факторларға байланысты:
Цикл аймағы
Бұрылыстар саны
Жұмыс жиілігі
Кіріс өрісіне қатысты бағдарлау
Өткізгіштің кедергісі
Желіні реттеу және сәйкестендіру
Қалқан және жақын маңдағы металл құрылымдар
Электрлік жағынан шағын контур үшін ток шамасы мен фазасын өткізгіштің айналасында шамамен біркелкі деп қарастыруға болады. Бұл жуықтау шеңбердің ұзындығы артқан сайын дәлдігі төмендейді. Резонансты үлкен контурда токтың таралуы құрылымның айналасында айтарлықтай өзгереді және кішкентай магниттік контурдың сәулелену сипаттамаларынан өзгеше сәулелену сипаттамаларын тудырады.
Кіші циклді антенналар
Кішкентай циклді антеннаның шеңбері жұмыс толқын ұзындығынан әлдеқайда кіші. Жиі қолданылатын инженерлік жуықтау:
C≤0.1λ
мұндағы C - ілмек шеңбері, ал λ - толқын ұзындығы.
Кішкентай электрлік өлшеміне байланысты кішкентай контур әдетте төмен сәулеленуге төзімділікке ие. Сондықтан өткізгіштің жоғалуы оның жалпы кіріс кедергісінің маңызды бөлігін құрауы мүмкін, бұл антеннаны тарату үшін пайдаланған кезде сәулелену тиімділігін төмендетеді.
Кішкентай ілмектер де жоғары индуктивті және көбінесе реттеу конденсаторын немесе сәйкестендіру желісін қажет етеді. Резонансқа реттелген кезде олар пайдалы қабылдау сезімталдығын қамтамасыз ете алады, бірақ олардың жоғары сапалық коэффициенті салыстырмалы түрде тар жұмыс өткізу қабілеттілігіне әкелуі мүмкін.
Бұл сипаттамалар кішкентай ілмектерді нашар антенналар етпейді. Керісінше, олар оларды ықшам өлшем, магнит өрісінің реакциясы, бағыттағы нөлдер немесе тар жолақты селективтілік жоғары сәулелену тиімділігінен маңыздырақ болатын қолданбалар үшін ерекше қолайлы етеді.
Үлкен ілмек антенналары
Кейде резонанстық цикл деп аталатын үлкен циклдің шеңбері электрлік тұрғыдан кіші болмайды. Жалпы дизайнда бір толқын ұзындығына жақын шеңбер қолданылады:
C≈λ
Бұл жағдайда ток контур бойымен біркелкі емес. Оның амплитудасы мен фазасы өткізгіш бойымен өзгереді, бұл өрістің күрделі таралуын тудырады.
Электрлік жағынан кішкентай ілмектермен салыстырғанда, резонанстық ілмектер әдетте жоғары сәулеленуге төзімділікті және тарату тиімділігін арттырады. Оларды практикалық таратушы немесе қабылдаушы антенналар ретінде пайдалануға болады, дегенмен олардың кедергісі, поляризациясы және сәулелену үлгісі шеңберге, пішінге, беру орнына және орнату ортасына қатты байланысты.
Дөңгелек және шаршы толық толқынды ілмектер кең таралған конфигурациялар болып табылады. Шаршы ілмекті жасау және орнату оңайырақ болуы мүмкін, ал дөңгелек ілмек тегіс және симметриялы геометрияны қамтамасыз етеді. Екеуінің де электрлік шеңбері ұқсас болған кезде, олардың жалпы өнімділігі салыстырмалы болуы мүмкін, дегенмен нақты кедергі мен үлгі сипаттамалары әртүрлі болады.
1-сурет. Дөңгелек және шаршы ілмек антенна конфигурацияларының мысалдары.
Радиациялық үлгі
Электрлік жағынан кіші контурдың сәулелену үлгісі идеалды магниттік дипольдің сәулелену үлгісіне ұқсас. Сәулелену контур жазықтығына перпендикуляр ось бойымен минималды және контур жазықтығында шамамен жатқан бағыттар бойынша ең күшті.
Үш өлшемде идеалдандырылған өрнек цикл осін қоршап тұрған торға ұқсайды. Кішкентай цикл тігінен орнатылған кезде, оның көлденең жазықтыққа реакциясы әдетте сегіз фигурасы пішініне ие болады, ал цикл жазықтығына нормаль екі терең нөл болады.
Бұл нөлдер бағытты анықтау және кедергілерді басу үшін пайдалы. Қабылданған сигнал минимумға жеткенше антеннаны бұру арқылы оператор сигнал көзіне қарай немесе одан алыс бағытталу сызығын анықтай алады.
Максималды жауап бағыты, нөлдік тереңдік және поляризация ілмектің бағытына, қоректендіру орналасуына, орнату биіктігіне, өткізгіштің геометриясына және жақын маңдағы құрылымдарға байланысты. Сондықтан поляризацияны тек қоректендіру нүктесінің орналасқан жеріне қарай сипаттауға болмайды.
2-сурет. Әртүрлі биіктік бұрыштарындағы ілмек антеннасының иллюстрациялық сәулелену үлгілері.
Беру, баптау және импедансты сәйкестендіру
Циклдік антеннаның кіріс кедергісі оның электрлік өлшеміне қатты байланысты.
Кішкентай контур әдетте индуктивті кедергіні және төмен сәулелену кедергісін көрсетеді. Қажетті жиілікте резонанстық тізбекті қалыптастыру үшін айнымалы немесе бекітілген конденсаторды қосуға болады. Антеннаны қабылдағышпен немесе 50 Ом RF жүйесімен байланыстыру үшін трансформаторлық муфта, гамма сәйкестендіру, сыйымдылықты муфта немесе белсенді күшейткіш тізбектерін де пайдалануға болады.
Тарату қолданбалары үшін өткізгіштің жоғалуы, конденсатордың жоғалуы және токты өңдеу мүмкіндігі мұқият қарастыруды қажет етеді. Кіріс қуаты орташа болып көрінген кезде де реттелген контурда жоғары айналым токы пайда болуы мүмкін.
Үлкен резонанстық ілмектердің сәулеленуге төзімділігі жоғары, бірақ сонда да тиісті қоректендіруді орналастыруды және импеданс түрлендіруді қажет етеді. Қоректендіру кабелінің сәулелену жүйесінің бөлігі болуына жол бермеу үшін теңгерімді қоректендіру немесе балун қажет болуы мүмкін.
Цикл пішіні және орамдар саны
Ілмек тәрізді антеннаның мінсіз дөңгелек болуы міндетті емес. Дөңгелек, шаршы және тікбұрышты ілмектер ең көп таралған, себебі оларды есептеу және өндіру салыстырмалы түрде оңай.
Бірнеше орамды қосу индукцияланған қабылдау кернеуі мен индуктивтілігін арттырады. Дегенмен, ол өткізгіштің жоғалуын, таратылған сыйымдылықты және өзіндік резонанс әсерлерін де арттырады. Орамдардың көп болуы автоматты түрде кеңжолақты желінің жақсы өнімділігін қамтамасыз етпейді.
Феррит шыбықтары немесе магниттік өзектер көбінесе шағын MF және AM қабылдау антенналарында қолданылады. Магниттік материал магнит ағынын орама арқылы шоғырландырады, бұл физикалық тұрғыдан кішкентай құрылымның пайдалы қабылдау сезімталдығын қамтамасыз етуге мүмкіндік береді.
Жоғары жиіліктерде басылған ілмектер, микрожолақты ілмектер және интеграцияланған ілмек құрылымдары RFID, сымсыз сенсорлар, байланыс терминалдары және РФ өлшеу құрылғылары үшін тікелей схемалық тақталарда жасалуы мүмкін.
Циклдік антенналардың артықшылықтары
Циклдік антенналар бірнеше практикалық артықшылықтарды ұсынады:
- Ықшам механикалық құрылым
- Бірнеше мүмкін пішіндер мен орнату форматтары
- Пайдалы магнит өрісінің сезімталдығы
- Кіші циклді конструкциялардағы терең бағыттағы нөлдер
- Бағытты анықтау және кедергілерді болдырмау үшін қолайлы
- Тюнинг және белсенді тізбектермен оңай интеграциялау
- LF, HF, VHF, UHF және микротолқынды дизайндар үшін масштабталатын
Дизайн шектеулері
Маңызды шектеулерге мыналар жатады:
- Электрлік жағынан шағын конструкциялардағы төмен радиациялық кедергі
- Өткізгіштің жоғалуы айтарлықтай болған кезде тарату тиімділігінің төмендеуі
- Жоғары Q реттелген циклдардағы тар өткізу қабілеттілігі
- Жақын маңдағы металл заттарға сезімталдық
- Айналымдағы ток пен кернеудің жоғары болуы мүмкін
- Импедансты мұқият сәйкестендіру қажеттілігі
- Беру кабельдері мен орнату құрылымдарынан туындаған өрнектің бұрмалануы
Әдеттегі қолданбалар
Циклдік антенналар кеңінен қолданылады:
- AM, MF, HF және қысқа толқынды қабылдағыштар
- Радиобағытты анықтау жабдықтары
- RFID және жақын маңдағы байланыс жүйелері
- Электромагниттік және электромагниттік өрісті өлшеу
- Спектрлік мониторинг және өрістік беріктікті сынау
- Индуктивті байланыс және сымсыз қуат жүйелері
- Портативті және көлікке орнатылған қабылдау платформалары
- Басылған РЖ және микротолқынды тізбектер
- Антеннаны зерттеу, калибрлеу және өлшеу
Электромагниттік кедергіні және өріс кернеулігін өлшеу үшін калибрленген циклдік антенналар әсіресе РЖ ортасының магнит өрісі компонентін бағалау қажет болған кезде пайдалы. Байланыс және бақылау жүйелерінде олардың бағыттаушы нөлдері кедергілерді азайтуға немесе белгісіз сигналдың бағытын анықтауға көмектеседі.
Инженерлік маңыздылығы
Циклдік антенналар электр өлшемінің, токтың таралуының, магнит өрісінің байланысының және импеданс сәйкестігінің антеннаның жұмысына қалай әсер ететінін көрсетеді.
Физикалық тұрғыдан ұқсас контур шеңбері мен жұмыс жиілігіне байланысты ықшам магниттік қабылдау антеннасы, тар жолақты резонанстық сенсор, толық толқынды таратушы антенна немесе жақын өрісті байланыстырушы элемент ретінде әрекет етуі мүмкін.
RF MISO радиожиілікті сынау, байланыс, радар, антеннаны өлшеу және жүйені интеграциялау үшін антенна және микротолқынды компоненттер шешімдерін ұсынады. Циклдік антенна сияқты негізгі құрылымдарды түсіну инженерлерге антенна жүйесін таңдау немесе әзірлеу кезінде жиілік диапазонын, күшейтуді, поляризацияны, кедергіні, өткізу қабілеттілігін, сәулелену тиімділігін және бағыттық жауапты бағалауға көмектеседі.
Антенналар туралы көбірек білу үшін мына сайтқа кіріңіз:
Жарияланған уақыты: 2026 жылғы 31 шілде
