Sinyal yang berisi informasi berguna dapat dibuat menggunakan generator. Kekuatannya dapat ditingkatkan dengan bantuan amplifier dan ditransmisikan melalui jarak yang cukup jauh ke koresponden lain. Sinyal ditransmisikan oleh antena.
Antena adalah perangkat yang mengubah gelombang elektromagnetik menjadi sinyal listrik pada frekuensi tertentu di jalur penerimaan, serta konversi terbalik di jalur transmisi.
Ada banyak jenis antena. Mereka dapat diklasifikasikan berdasarkan desain atau prinsip operasi, misalnya. Dalam kasus terakhir, antena listrik dan magnet dibedakan. Yang pertama dikendalikan oleh komponen listrik dari medan elektromagnetik (selanjutnya disebut sebagai EMF), dan yang terakhir, masing-masing, oleh yang magnetis.
Artikel ini akan fokus pada antena magnetik, desainnya, serta prinsip pengoperasiannya.
Gelombang radio
Semua antena bekerja dengan rentang gelombang tertentu. Gelombang dapat diklasifikasikan berdasarkan panjang atau frekuensi. Perlu diperhatikan bahwa panjang berbanding terbalik dengan frekuensi.
Berikut adalah tabel korespondensi antara jenis gelombang radio dan parameter panjang dan frekuensinya.
| Jenis ombak |
Panjang gelombang, m |
Frekuensi |
| Ekstra Panjang | 105-104 | 3-30 kHz |
| Panjang | 104-103 | 30-300 kHz |
| Rata-rata | 103-102 | 300 kHz - 3 MHz |
| Pendek | 100-10 | 3-30 MHz |
| Meter | 10-1 | 30-300MHz |
| Desimeter | 1-0, 1 | 300 MHz – 3 GHz |
| sentimeter | 0, 1-0, 01 | 3-30GHz |
| Milimeter | 0, 01-0, 001 | 30-300GHz |
Seringkali nama wave diganti dengan nama range. Misalnya, pita gelombang pendek disebut pita HF.
Gelombang meter, desimeter, sentimeter, dan milimeter termasuk dalam rentang VHF - gelombang ultrashort. Perangkat yang beroperasi dengan gelombang desimeter disebut antena UHF (selanjutnya - dengan analogi).
Aplikasi
Jenis antena yang merespons komponen medan magnet telah ditemukan secara luasaplikasi dalam segala jenis industri karena dimensi kecil dan sifat penerima-transmisi. Desainnya seringkali sangat sederhana dan merupakan antena batang (sering digunakan sebagai antena untuk mobil), yang kecil dibandingkan dengan, misalnya, antena logaritmik. Jenis antena yang terakhir sering ditemukan di bangunan tempat tinggal, di mana mereka menyediakan siaran televisi.
Keuntungan utama antena magnetik adalah kekebalan terhadap gangguan listrik. Fakta terakhir memungkinkan mereka untuk digunakan di kota mana pun yang memiliki konsentrasi sinyal listrik yang tinggi.
Desain
Antena magnet paling sederhana berisi:
- inti;
- induktor;
- bingkai kumparan.
Sebuah bingkai diletakkan pada inti, dan sebuah induktor dililitkan pada bingkai.
Inti antena semacam itu terbuat dari bahan magnetis. Paling sering dari ferit, yang memiliki sifat magnet yang baik, yang akan dibahas nanti.
Gulungan terbuat dari bahan konduktif seperti tembaga, sedangkan rangka terbuat dari bahan isolasi untuk menghindari kontak yang tidak perlu antara lilitan kumparan dan inti.
Faktanya, antena magnet ternyata merupakan choke khas yang sudah tidak asing lagi bagi setiap amatir radio atau bahkan orang yang secara tidak langsung berhubungan dengan elektronik.
Teori medan
Untuk memahami prinsip pengoperasian antena seperti itu, Anda harus mengulangi dasarinformasi tentang segala sesuatu yang berhubungan dengan transmisi sinyal jarak jauh.
Pertama, medan elektromagnetik, seperti namanya, mencakup dua komponen - magnet dan listrik, yang terkait erat, dan bidang bidang ini (jika kita berbicara, menghilangkan detail terminologi) tegak lurus satu sama lain.
Kedua, arah rambat medan ini ditentukan oleh vektor kecepatan, yang tegak lurus terhadap vektor intensitas listrik (induksi) dan vektor intensitas magnetik (induksi) dalam ruang tiga dimensi.
Mengapa vektor intensitas dapat diganti dengan vektor induksi? Karena nilai-nilai parameter ini sama-sama mencirikan bidang satu atau lain jenis dan proporsional satu sama lain.
Prinsip pengoperasian antena berbentuk L
Osilasi (ditransmisikan oleh antena) dipancarkan oleh objek apa pun: tongkat kayu dan kawat logam. Satu-satunya perbedaan adalah bahwa logam menghantarkan listrik lebih baik, sehingga getaran yang dipancarkan oleh kawat lebih terlihat.
Oleh karena itu, antena paling sederhana dapat dirakit dari sepotong tulangan. Ini akan menjadi antena berbentuk L yang akrab bagi semua orang. Di bawah aksi medan elektromagnetik, gaya gerak listrik diinduksi di angker, yang dalam beberapa cara (menghilangkan detail teoretis) penyebab osilasi, serta dasar untuk memperkuat sinyal.
Logam adalah material dengan sifat kelistrikan yang baik. Itulah sebabnya gaya gerak listrik (EMF) diinduksi dalam angker. Akibatnya,antena berbentuk L dari komponen listrik medan dikendalikan.
Prinsip pengoperasian antena yang merespon medan magnet
Logikanya, jika antena logam berbentuk L merespon komponen listrik medan, maka antena magnetik merespon komponen magnetik medan elektromagnetik. Karena fakta ini, perangkat mendapatkan namanya.
Antena, tentu saja, dapat dibuat dari sepotong feromagnet memanjang, tetapi lebih efisien untuk memberi bahan ini bentuk bingkai.
Dalam desain ini, medan magnet juga akan membuat EMF, tetapi variabel. Antena akan berubah menjadi induktor, dimana energi EMF diubah menjadi energi listrik (ini adalah tugas utama antena).
Nilai EMF induksi dalam rangka tergantung pada posisi struktur relatif terhadap bidang medan. EMF maksimum jika bidang kumparan struktur diarahkan ke stasiun yang beroperasi dengan sinyal. Jika Anda memutar antena di sekitar sumbu vertikal (tampilan atas), maka dalam satu putaran antena akan memiliki dua maksimum dan dua minimum (nilai nol) dari EMF.
Pola radiasi antena tersebut akan berbentuk tak terhingga atau angka delapan.
Pola radiasi adalah representasi grafis dari ketergantungan penguatan pada arah antena pada bidang tertentu.
Gain adalah nilai yang dihitung sebagai rasio nilai sinyal output dengan nilai sinyal input. Misalnya, rasio daya keluaran terhadap masukandaya atau tegangan keluaran ke masukan.
Faktor arah mencirikan kemampuan antena untuk mengarahkan sinyal ke titik tertentu. Misalnya, untuk antena pin yang digunakan sebagai antena mobil, koefisien ini berada pada level yang rendah. Ini memancarkan gelombang berbentuk torus ke segala arah. Tetapi untuk antena directional seperti log-periodic atau reflektif, koefisien ini jauh lebih tinggi.
Antena yang berbentuk frame juga memiliki directivity yang baik. Properti ini mengizinkan penggunaan perangkat tersebut dalam peralatan khusus seperti peralatan berburu rubah.
Fitur Desain
Besarnya EMF yang diinduksi sangat ditentukan oleh ukuran antena. Walaupun jumlah lilitan yang dililitkan cukup banyak, namun dengan dimensi yang kecil, nilai EMF masih belum mencukupi untuk pengoperasian receiver tertentu.
Tetapi jika Anda memasukkan inti ferit di dalam antena magnetik, nilai EMF akan meningkat secara signifikan. Inti akan berkontribusi untuk menutup lebih banyak garis medan pada dirinya sendiri, yaitu, berkat inti, medan akan terkonsentrasi pada antena, menciptakan fluks magnet yang lebih kuat dan menghasilkan EMF yang signifikan.
inti bahan magnet
Untuk memahami inti magnet mana yang harus dipasang di antena, Anda perlu mempelajari parameter permeabilitas magnetik, yang menunjukkan berapa kali medan magnet dalam bahan tertentu lebih kuat daripada medan eksternal.
Semakin tinggi tarifnyapermeabilitas, semakin baik bahan magnet memusatkan medan pada dirinya sendiri.
Inti antena magnet penerima biasanya memiliki bagian persegi panjang atau bulat. Pertama, karena kemudahan produksi. Kedua, karena inti dari bentuk ini lebih baik memusatkan garis magnet pada dirinya sendiri.
Fakta terakhir mempengaruhi parameter seperti permeabilitas magnetik efektif. Ini mungkin tidak sesuai dengan permeabilitas magnetik awal, yang biasanya ditunjukkan dalam dokumentasi untuk inti. Namun, permeabilitas efektif tergantung pada permeabilitas awal.
Jadi, permeabilitas efektif inti tergantung pada indikator berikut:
- dimensi inti;
- bentuk inti;
- permeabilitas magnetik awal bahan dari mana inti ini dibuat.
Misalnya, jika kita mempertimbangkan inti dengan luas penampang yang sama tetapi panjangnya berbeda, maka sampel dengan panjang yang lebih panjang akan memiliki nilai permeabilitas efektif yang lebih besar.
Omong-omong, ketergantungan permeabilitas efektif pada panjang inti ferit, misalnya, tidak linier. Sampai nilai tertentu dari panjang inti, permeabilitas meningkat untuk sebagian besar nilai ferit, tetapi kemudian beberapa dari mereka masuk ke saturasi dan pertumbuhan berhenti. Misalnya, produk dengan tanda 1000НН, 600НН, dan 400 tidak mengalami kejenuhan untuk waktu yang lama, tidak seperti 100НН dan 50ВЧ. Ini penting untuk dipertimbangkan saat membuat antena buatan sendiri.
Efisiensi antena
Efisiensi antena penerima yang merespon medan magnet,berhubungan langsung dengan tinggi sebenarnya. Ini adalah ketinggian titik dari mana osilasi yang dipancarkan oleh antena keluar, di atas titik tertentu di permukaan bumi.
Ketinggian sebenarnya mempengaruhi EMF yang dihasilkan di antena. Oleh karena itu, semakin tinggi nilainya, semakin besar EMF, semakin lemah sinyal yang dapat diterima antena.
Apa yang menentukan ketinggian efektif antena yang merespons komponen magnetik EMF?
- Dari permeabilitas efektif.
- Bagian area inti.
- Jumlah lilitan kumparan.
- Panjang belitan yang membentuk koil itu sendiri.
- Diameter lilitan.
- Operasi panjang gelombang.
Tinggi efektif antena akan semakin tinggi, semakin besar empat parameter pertama dari daftar di atas, serta semakin kecil perbedaan antara diameter inti antena dan kabel belitan. Semakin pendek panjang gelombangnya, semakin tinggi juga tingginya.
Kumparan antena
Dari data di atas, kita dapat menyimpulkan tentang pentingnya pengaruh induktor pada sifat penerimaan dan transmisi antena apa pun (misalnya, antena magnet HF) yang merespons medan magnet.
Semakin tinggi kualitas induktor, semakin baik antena bekerja. Parameter kualitas kumparan diperkirakan dengan menggunakan faktor kualitasnya. Faktor kualitas adalah parameter yang dihitung sebagai rasio resistansi kumparan ke AC dengan resistansi elemen induktif ke DC.
Hambatan dari kumparan AC tergantung pada keduanyainduktansi kumparan itu sendiri, dan frekuensi arus. Untuk meningkatkan faktor kualitas koil, dan dengannya sifat transmisi-penerimaan antena yang merespons medan magnet, Anda dapat mengubah resistansinya terhadap arus searah. Misalnya, untuk meningkatkan diameter lilitan yang dihasilkan dari kumparan atau kawat itu sendiri, dari mana ia dililit.
Antena FM
Ini adalah jenis antena yang merespons medan magnet. Gelombang FM adalah sinyal pada frekuensi antara 88 dan 108 MHz.
Untuk membuat desain ini, Anda memerlukan:
- pengencang tempat antena akan dipasang (misalnya, pipa);
- inti ferit yang dapat diletakkan pada struktur (pada pipa);
- kawat tembaga untuk belitan dan kontak;
- menghubungkan pin untuk menghubungkan antena ke perangkat penerima;
- foil tembaga.
Sebelum menggulung kumparan, perlu untuk mengisolasinya dari inti dengan pita listrik atau kertas yang dililitkan di sekitar ferit. Kemudian lapisan foil ditempatkan pada insulasi. Itu tumpang tindih dengan putaran 1 cm dan diisolasi di area tumpang tindih menggunakan pita listrik yang sama, misalnya. Beginilah cara membuat layar antena FM, di mana 25 lilitan kemudian dililit, membentuk gulungan, dengan sadapan pada lilitan ke-7, ke-12 dan ke-25.
Dari atas, belitan ditutupi dengan layar foil serupa. Layar - eksternal dan internal - saling berhubungan.
Ujung kabel belitan harus diatur dalam menghubungkan kontak. Kesimpulan dari putaran ke-12 dan ke-25 harus terhubung ke penerima, dan dari putaran ke-7 - ke tanah.
Antena Loop
Dengan bantuan kabel koaksial dan beberapa aksesori, Anda dapat membuat antena ini, yang dapat bekerja dengan pita frekuensi yang berbeda. Itu semua tergantung pada dimensi struktur. Berdasarkan perangkat ini, Anda dapat membuat antena UHF.
Dapat digunakan untuk mentransmisikan sinyal pada jarak hingga 80 m, dan keunggulannya termasuk kemudahan pembuatan dan pemasangan, serta stabilitas transmisi sinyal yang tinggi.
Bahan apa yang Anda butuhkan untuk membuat antena loop?
- Kabel koaksial.
- Batang kayu.
- Sebuah kapasitor dengan kapasitansi 100pF.
- Konektor koaksial.
Agar antena bekerja dengan stabil, perlu untuk memastikan stabilitas kapasitor, yaitu mengisolasinya dari pengaruh mekanis, cuaca, dan lainnya.
Antena adalah loop kabel yang terhubung ke kapasitor. Ini dapat bekerja dengan banyak rentang frekuensi. Misalnya dengan pita HF. Semakin besar area loop (lebih baik jika bulat), semakin besar jangkauan sinyal yang diterima.
Desain dipasang pada dudukan kayu yang terbuat dari batangan. Bagaimana cara menghubungkan antena? Dengan konektor koaksial yang terhubung ke kabel keluaran.
Juga, transformator yang cocok terkadang disertakan dalam rangkaian.
GSM standar
Berdasarkan antena yang merespon gelombang magnetik, perangkat dibuat untuk menerima sinyal standar GSM,yang digunakan dalam komunikasi seluler.
Banyak amatir radio secara mandiri merakit antena GSM magnetik dan memasangnya di tempat yang kurang menerima sinyal seluler. Misalnya, di dacha.
Antena untuk bekerja dengan standar komunikasi GSM dapat dibuat dari pipa air plastik, fiberglass foil satu sisi (ketebalan - 1,5-2 mm, lebar - 10 mm) dan kawat tembaga (diameter - 1,5-2, 5 mm).
Format antena adalah log-periodik. Antena buatan sendiri seperti itu memiliki penguatan yang tinggi dan pola radiasi yang sempit.
Selanjutnya, Anda perlu menghubungkan vibrator antena (potong kabel) dengan saluran pengumpul (dua strip fiberglass). Vibrator harus disolder ke setiap jalur pengumpul, dan kemudian jalur dihubungkan satu sama lain menggunakan kabel koaksial. Garis dipasang pada pipa plastik.
Bagaimana cara menyambungkan antena jenis ini? Outlet kabel dapat dihubungkan ke beban berupa perangkat TV.
Kesimpulan
Jadi, sama sekali tidak sulit untuk merakit antena Anda sendiri yang merespons komponen magnetik EMF. Cukup mengikuti semua rekomendasi yang dijelaskan di atas dan mempertimbangkan karakteristik elektromagnetik dari berbagai bahan.
Selain itu, tidak diperlukan pengetahuan khusus untuk membuat struktur seperti itu. Informasi dasar tentang proses fisik yang terjadi di berbagai elemen, seperti induktor, sudah cukup.
