Антенна бита 2 с

Теория радиоволн: антенны

Помимо свойств радиоволн, необходимо тщательно подбирать антенны, для достижения максимальных показателей при приеме/передаче сигнала.
Давайте ближе познакомимся с различными типами антенн и их предназначением.

Антенны — преобразуют энергию высокочастотного колебания от передатчика в электромагнитную волну, способную распространяться в пространстве. Или в случае приема, производит обратное преобразование — электромагнитную волну, в ВЧ колебания.

Диаграмма направленности — графическое представление коэффициента усиления антенны, в зависимости от ориентации антенны в пространстве.

Антенны
Симметричный вибратор

В простейшем случае состоит из двух токопроводящих отрезков, каждый из которых равен 1/4 длины волны.

Широко применяется для приема телевизионных передач, как самостоятельно, так и в составе комбинированных антенн.
Так, к примеру, если диапазон метровых волн телепередач проходит через отметку 200 МГц, то длина волны будет равна 1,5 м.
Каждый отрезок симметричного вибратора будет равен 0,375 метра.

Диаграмма направленности симметричного вибратора

В идеальных условиях, диаграмма направленности горизонтальной плоскости, представляет собой вытянутую восьмерку, расположенную перпендикулярно антенне. В вертикальной плоскости, диаграмма представляет собой окружность.
В реальных условиях, на горизонтальной диаграмме присутствуют четыре небольших лепестка, расположенных под углом 90 градусов друг к другу.
Из диаграммы можем сделать вывод о том, как располагать антенну, для достижения максимального усиления.

В случае не правильно подобранной длины вибратора, диаграмма направленности примет следующий вид:

Основное применение, в диапазонах коротких, метровых и дециметровых волн.

Несимметричный вибратор

Или попросту штыревая антенна, представляет из себя «половину» симметричного вибратора, установленного вертикально.
В качестве длины вибратора, применяют 1, 1/2 или 1/4 длины волны.

Диаграмма направленности следующая:

Представляет собой рассеченную вдоль «восьмерку». За счет того, что вторая половина «восьмерки» поглощается землей, коэффициент направленного действия у несимметричного вибратора в два раза больше, чем у симметричного, за счет того, что вся мощность излучается в более узком направлении.
Основное применение, в диапазонах ДВ, КВ, СВ, активно устанавливаются в качестве антенн на транспорте.

Наклонная V-образная

Конструкция не жесткая, собирается путем растягивания токопроводящих элемементов на кольях.
Имеет смещение диаграммы направленности в стороны противоположную острию буквы V

Применяется для связи в КВ диапазоне. Является штатной антенной военных радиостанций.

Антенна бегущей волны

Также имеет название — антенна наклонный луч.

Представляет из себя наклонную растяжку, длина которой в несколько раз больше длины волны. Высота подвеса антенны от 1 до 5 метров, в зависимости от диапазона работы.
Диаграмма направленности имеет ярко выраженный направленный лепесток, что говорит о хорошем усилении антенны.

Широко применяется в военных радиостанциях в КВ диапазоне.
В развернутом и свернутом состоянии выглядит так:

Вам понравится:  Зачем на вилках для розеток отверстие

Антенна волновой канал


Здесь: 1 — фидер, 2 — рефлектор, 3 — директоры, 4 — активный вибратор.

Антенна с параллельными вибраторами и директорами, близкими к 0,5 длины волны, расположенными вдоль линии максимального излучения. Вибратор — активный, к нему подводятся ВЧ колебания, в директорах, наводятся ВЧ токи за счет поглощения ЭМ волны. Расстояние между рифлектором и директорами подпирается таким образом, чтобы при совпадении фаз ВЧ токов образовывался эффект бегущей волны.

За счет такой конструкции, антенна имеет явную направленность:

Рамочная антенна

Применяется для приема ТВ программ дециметрового диапазона.

Как разновидность — рамочная антенна с рефлектором:

Логопериодическая антенна

Свойства усиления большинства антенн сильно меняются в зависимости от длины волны. Одной из антенн, с постоянной диаграммой направленности на разных частотах, является ЛПА.

Отношение максимальной к минимальной длине волн для таких антенн превышает 10 — это довольно высокий коэффициент.
Такой эффект достигается применением разных по длине вибраторов, закрепленных на параллельных несущих.
Диаграмма направленности следующая:

Активно применяется в сотовой связи при строительстве репитеров, используя способность антенн, принимать сигналы сразу в нескольких частотных диапазонах: 900, 1800 и 2100 МГц.

Поляризация

Поляризация — это направленность вектора электрической составляющей электромагнитной волны в пространстве.
Различают: вертикальную, горизонтальную и круговую поляризацию.


Поляризация зависит от типа антенны и ее расположения.
К примеру, вертикально расположенный несимметричный вибратор, дает вертикальную поляризацию, а горизонтально расположенный — горизонтальную.

Антенны горизонтальной поляризации дают больший эффект, т.к. природные и индустриальные помехи, имеют в основном вертикальную поляризацию.
Горизонтально поляризованные волны, отражаются от препятствий менее интенсивно, чем вертикально.
При распространении вертикально поляризованных волн, земная поверхность поглощает на 25% меньше их энергии.

При прохождении ионосферы, происходит вращение плоскости поляризации, как следствие, на приемной стороне не совпадает вектор поляризации и КПД приемной части падает. Для решения проблемы, применяют круговую поляризацию.

Все эти факторы факторы следует учитывать при расчете радиолиний с максимальной эффективностью.

Источник

Прием сверхдлинных радиоволн в домашних условиях

Сверхдлинные радиоволны — это целый мир, наполненный множеством сигналов — сфериками и свистами, генерируемыми молниями, возможно, за тысячи километров от места приема, привычными «точками» и «тире» морзянки, сигналами точного времени и цифровой передачи данных:

Сверхдлинные волны (СДВ) (ранее применялся термин «ультрадлинные волны» (УДВ)) — сигналы с частотой менее 30 кГц (по отечественной классификации). За рубежом для этого диапазона часто используются аббревиатуры VLF (very low frequency) и ELF (extremely low frequency), причем в разных источниках конкретные полосы частот для этих диапазонов различаются.

Первый мощный СДВ-передатчик был введен в эксплуатацию в 1943 году в Германии, а «пользователями» были безбашенные (вряд ли в той войне был еще один род войск с таким процентным уровнем потерь) ребята из подводного флота Кригсмарине. Вот так выглядела СДВ-антенна на крыше рубки U-Boot:

Вам понравится:  Как от розетки провести еще одну розетку схема подключения

Порог вхождения в этот мир совсем невысокий — требуется антенна, усилитель и ноутбук с соответствующим программным обеспечением. Далее я расскажу о своей немудреной снасти для приема на СДВ.

Антенна

Для приема сигналов в диапазоне единиц — десятков килогерц я использую рамочную антенну в виде квадрата с длиной стороны 26см, намотанную 50 витками эмалированного медного провода радиусом 0,1 мм с омическим сопротивлением обмотки 45 Ом):

Диаграмма направленности рамочной антенны в горизонтальной плоскости (при расположении плоскости витков вертикально) имеет вид «восьмерки»:

Если плоскость рамки параллельна направлению на радиостанцию (рамка «стоит боком»), то уровень принимаемого рамочной антенной сигнала максимален. Если же плоскость рамки перпендикулярна направлению на радиостанцию, то уровень принимаемого сигнала минимален. Это позволяет применить для определения направления на передатчик амплитудный метод с пеленгацией по минимуму (более точный, чем по максимуму). Минимум принимаемого сигнала имеет место в направлении, перпендикулярном к плоскости витков рамки. Антенна при пеленгации поворачивается до положения нулевого приема.

Для усиления сигнала с антенны я использую двухкаскадный усилитель (схема с общим эмиттером) на биполярных транзисторах. Вот модель этого усилителя в LTspice:

Фотографию усилителя публиковать не буду, чтобы никому не причинить моральных страданий (он собран моим любимым методом приклеивания деталей на картон 🙂 ).
Антенна подключена к входу усилителя коаксиальным кабелем для снижения помех.

Выход усилителя подключается к аудиовходу (микрофонному либо линейному) ноутбука или нетбука. Я использую для оцифровки входного сигнала режим с частотой дискретизации 96 кГц разрядностью 16 бит.

Для мониторинга эфира в режиме реального времени я использую программу Spectrum Lab (скачать можно здесь) версии V2.90 b14 немецкого радиолюбителя Wolfgang Büscher с позывным DL4YHF:

При первоначальной настройке я задал частоту оцифровки 96 кГц:

и расширил отображаемое окно частот на весь диапазон от 0 до 48 = 96/2 кГц:

Важную роль при настройке играет размер окна быстрого преобразования Фурье:

Ширина окна влияет на частотное и временное разрешение сигнала — при увеличении ширины окна повышается частотное разрешение, но уменьшается временное разрешение и увеличиваются вычислительные затраты на выполнение быстрого преобразования Фурье.

На приведенном ниже рисунке приведены спектрограммы сигнала при ширине окна 1024 и 8192 отсчета:

Как видно, при ширине окна 1024 отсчета отчетливо различимы границы импульсов, но частота импульсов размыта. При ширине окна 8192 отсчета четко отслеживаются центральная частота и две крайние частоты (верхняя и нижняя), но границы импульсов совершенно не различимы.
Также я баловался в MATLAB, пытаясь создать анализатор для слабых сигналов:

Вам понравится:  Выберите назначение пакетного выключателя

Примеры принятых мной сигналов

Частота 25 кГц (позывной радиостанции RJH69)
Позывной:

Сигналы точного времени:

1 — 1/10 сек, 2 — 1 сек, 3 — 10 сек, 4 — 60 сек

Частота 18,1 кГц (позывной радиостанции RDL)
Типы сигналов:

1 — Немодулированная несущая
2 — Синхросигнал (длительность периода около 60 мс)
3 — Синхросигнал (длительность периода около 40 мс)
4 — Цифровые данные
5 — Азбука Морзе (длительность одного элемента составляет 1/15 с, т.е. скорость передачи равна 18 wpm)

Позывной и начало радиограммы:

Помехи
При СДВ-приеме крайне желательно использовать батарейное питание ноутбука для снижения помех:

1 — питание ноутбука от батареи
2 — питание ноутбука от батареи, но блок питания включен в сеть;
3 — питание ноутбука от сети
Очень заметны помехи от работы электронного балласта компактных люминесцентных ламп на частоте около 40 кГц:

Такие дела 🙂 Естественно, я охватил только малую часть мира СДВ.

Источник

В России разработана антенна Wi-Fi для складов

Российская компания «Первый Бит» представила направленную антенну для Wi-Fi оборудования. Устройство специально создано для цифровизированных и автоматизированных складов и производств, пока аналогов таких решений нет на отечественном рынке.

Особенностью промышленных и складских площадок является большие открытые помещения с высокими потолками, что накладывает ограничения на использование точек доступа со встроенными или внешними всенаправленными антеннами – из-за особенности диаграммы направленности таких антенн невозможно добиться хорошего уровня сигнала на уровне пола.

Установленные на потолке антенны BIT-WiFi-DIR-510 обеспечивают отличный уровень сигнала Wi-Fi сети на уровне пола, где обычно и находятся пользователи беспроводной сети. Они позволяют создавать «сотовое» радиопокрытие, которое снижает негативные факторы внутриканальной интерференции, оптимизирует роуминг и позволяет бизнес-критическим приложениям работать без перебоя (например, WMS, ERP, YMS, телеметрии, телефонии и т.д.).

Устройство разработано на базе российских комплектующих и комплектующих, доступных для российских пользователей. На отечественном рынке ранее использовались только импортные устройства, но из-за сегодняшней практической недоступности иностранных антенн, подобных решений и вовсе не осталось внутри страны.

Обычно боковое излучение существенно повышает уровень шума: радиомодуль точки доступа передает и принимает радиосигналы из нежелательных направлений и помех.

У антенны «Первый Бит» ровная диаграмма направленности. У неё нет паразитных лепестков, которые повышают уровень шума и создают неравномерное радиопокрытие. Это особенно важно на складах и заводах с большим количеством металла и переотражений.

Техническим заказчиком устройства выступило подразделение Wi-Fi инфраструктуры компании Первый Бит — эксперт в области беспроводных технологий и автоматической идентификации, который производит автоматизацию и цифровизацию бизнеса.

Компания планирует расширить линейку специальных антенн решением, специально созданным для покрытия между складскими рядами с более узкой зоной покрытия.

Источник

Оцените статью
Частотные преобразователи