Hvað er lykkjuloftnet?
Lykkjuloftnet er myndað með því að raða einum eða fleiri leiðandi þáttum í lokaða leið og fæða uppbygginguna með útvarpsbylgju. Lykkjan getur verið hringlaga, ferkantað, rétthyrnd, þríhyrningslaga, sporöskjulaga eða hönnuð í annarri lögun til að uppfylla sérstakar vélrænar og rafmagnskröfur.
Ólíkt hefðbundnu tvípólaloftneti, sem aðallega tengist rafstraumsþætti, hegðar rafsmá lykkja sér nokkurn veginn eins og segultvípól. Virkni hennar er nátengd segulsviðsþætti rafsegulbylgju, sem gerir lykkjaloftnet sérstaklega gagnleg í móttöku, stefnugreiningu, nærsviðsskynjun, RFID og rafsegulmælingakerfum.
Lykkjuloftnet eru ekki takmörkuð við eitt tíðnisvið. Rekstrartíðni þeirra fer eftir ummáli lykkjans miðað við bylgjulengdina, fjölda snúninga, stærð leiðara, álagsþáttum, fóðurbyggingu og umhverfi uppsetningar. Lykkjuhönnun er því að finna í allt frá lágtíðni móttökukerfum til UHF og örbylgjuforrita.
Grunnbygging og starfsháttur
Þegar RF-straumur fer um leiðandi lykkju myndar hann segulsvið sem er nokkurn veginn hornrétt á plan lykkjunnar. Í móttökuaðgerð veldur breytilegt segulsvið sem fer í gegnum lykkjuna spennu við skaut hennar.
Styrkur móttekins merkis fer eftir nokkrum þáttum:
Lykkjusvæði
Fjöldi snúninga
Rekstrartíðni
Stefna miðað við innkomandi reit
Leiðaraviðnám
Stillingar- og samsvörunarnet
Skjöldur og nálæg málmbygging
Fyrir litla rafmagnslykkju er hægt að meðhöndla straumstærð og fasa sem nokkurn veginn einsleit umhverfis leiðarann. Þessi nálgun verður óáreiðanlegri eftir því sem ummálið eykst. Í stórri segulhringrás breytist straumdreifingin verulega umhverfis uppbygginguna og framleiðir geislunareiginleika sem eru frábrugðnir þeim sem finnast í lítilli segullykkju.
Lítil lykkjuloftnet
Lítil lykkjuloftnet hefur ummál sem er mun minna en rekstrarbylgjulengdin. Algeng verkfræðileg nálgun er:
C≤0,1λ
þar sem C er ummál lykkjunnar og λ er bylgjulengdin.
Vegna smæðar rafmagns síns hefur lítil lykkja almennt lága geislunarviðnám. Leiðartap getur því verið verulegur hluti af heildarinntaksviðnámi hennar, sem dregur úr geislunarnýtni þegar loftnetið er notað til sendingar.
Lítil lykkjur eru einnig mjög rafleiðandi og þurfa oft stillingarþétti eða samsvarunarnet. Þegar þær eru stilltar á ómun geta þær veitt gagnlega móttökunæmi, en hár gæðastuðull þeirra getur leitt til tiltölulega þröngs rekstrarbandvíddar.
Þessir eiginleikar gera litlar lykkjur ekki að lélegum loftnetum. Þess í stað gera þeir þær sérstaklega hentugar fyrir notkun þar sem þétt stærð, segulsviðssvörun, stefnulausar núllpunktar eða þröngbandssértækni eru mikilvægari en mikil geislunarnýtni.
Stórar lykkjuloftnet
Stór lykkja, stundum kölluð ómsveiflulykkja, hefur ummál sem er ekki lengur rafmagnslega lítið. Algeng hönnun notar ummál nálægt einni bylgjulengd:
C≈λ
Í þessu tilviki er straumurinn ekki jafn um lykkjuna. Sveifluvídd hans og fasa breytast meðfram leiðaranum, sem veldur flóknari dreifingu sviðsins.
Í samanburði við rafmagnslega litlar lykkjur veita ómsveiflur venjulega meiri geislunarviðnám og betri sendigetu. Þær geta verið notaðar sem hagnýt sendi- eða móttökuloftnet, þó að viðnám þeirra, skautun og geislunarmynstur séu mjög háð ummáli, lögun, staðsetningu straumgjafar og uppsetningarumhverfi.
Hringlaga og ferkantaðar heilbylgjulykkjur eru algengar stillingar. Ferkantað lykkja getur verið auðveldara að framleiða og setja upp, en hringlaga lykkja býður upp á slétta og samhverfa rúmfræði. Þegar báðar hafa svipaða rafmagnsummál, getur almenn afköst þeirra verið sambærileg, þó að nákvæm viðnám og mynsturseiginleikar séu mismunandi.
Mynd 1. Dæmi um uppsetningu hringlaga og ferkantaðra lykkjuloftneta.
Geislunarmynstur
Geislunarmynstur rafmagnaðrar lítillar lykkju er svipað og í hugsjón segulmagnaðri tvípól. Geislun er lágmarks meðfram ásnum hornrétt á lykkjuplanið og sterkust í áttum sem liggja nokkurn veginn innan lykkjuplansins.
Í þremur víddum líkist hugsjónamynstrið torus sem umlykur lykkjuásinn. Þegar lítil lykkja er fest lóðrétt hefur lárétta planviðbrögð hennar yfirleitt áttalaga lögun, með tveimur djúpum núllpunktum hornréttum á lykkjuplanið.
Þessi núllgildi eru gagnleg til að finna stefnu og bæla niður truflanir. Með því að snúa loftnetinu þar til móttekið merki nær lágmarki getur notandinn ákvarðað stefnulínu að eða frá merkjagjafanum.
Hámarkssvörunarátt, núlldýpt og skautun eru háð stefnu lykkjans, uppsetningu fóðrunar, uppsetningarhæð, lögun leiðarans og nálægum mannvirkjum. Því ætti ekki að lýsa skautun eingöngu út frá staðsetningu fóðrunarpunktsins.
Mynd 2. Dæmigert geislunarmynstur rammaloftnets við mismunandi hæðarhorn.
Fóðrun, stilling og viðnámssamsvörun
Inntaksimpedans rammaloftnets er mjög háður rafmagnsstærð þess.
Lítil lykkja hefur venjulega rafvirkni og lága geislunarviðnám. Hægt er að tengja breytilegan eða fastan þétti til að mynda ómsveiflurás við þá tíðni sem þarf. Einnig er hægt að nota spennitengingu, gammajöfnun, rafrýmdartengingu eða virkar magnararásir til að tengja loftnetið við móttakara eða 50 ohm RF kerfi.
Fyrir sendiforrit þarf að huga vandlega að leiðartapi, þéttatapi og straumstjórnunargetu. Mikill straumur getur komið fram í stilltri lykkju jafnvel þegar inntaksafl virðist miðlungsmikið.
Stórar ómsveiflur hafa hærri geislunarviðnám en þurfa samt viðeigandi staðsetningu fóðrunar og umbreytingu á impedansi. Jafnvægisfóðrun eða spennujöfnun gæti verið nauðsynleg til að koma í veg fyrir að fóðrunarsnúrurnar verði hluti af geislunarkerfinu.
Lykkjulögun og fjöldi snúninga
Lykkjuloftnet þarf ekki að vera fullkomlega hringlaga. Hringlaga, ferkantaðar og rétthyrndar lykkjur eru algengastar þar sem þær eru tiltölulega einfaldar í útreikningi og framleiðslu.
Að bæta við mörgum snúningum eykur innleidda móttökuspennu og spanstuðul. Hins vegar eykur það einnig leiðartap, dreifða rafrýmd og sjálfsómunaráhrif. Fleiri snúningar leiða ekki sjálfkrafa til betri breiðbandsafköst.
Ferrítstangir eða segulkjarnar eru oft notaðir í þéttum MF og AM móttökuloftnetum. Segulefnið einbeitir segulflæði í gegnum vafningana, sem gerir það að verkum að lítil uppbygging veitir gagnlega móttökunæmi.
Við hærri tíðni er hægt að framleiða prentaðar lykkjur, örræmulykkjur og samþættar lykkjubyggingar beint á rafrásarplötur fyrir RFID, þráðlausa skynjun, samskiptatengi og RF mælitæki.
Kostir lykkjuloftneta
Lykkjuloftnet bjóða upp á nokkra hagnýta kosti:
- Samþjöppuð vélræn uppbygging
- Margar mögulegar gerðir og uppsetningarform
- Gagnleg segulsviðsnæmi
- Djúp stefnubundin núllpunktar í hönnun með litlum lykkjum
- Hentar til stefnuleitar og truflunarvörnunar
- Auðveld samþætting við stillingar- og virka hringrásir
- Stærðhæft fyrir LF, HF, VHF, UHF og örbylgjuhönnun
Hönnunartakmarkanir
Mikilvægar takmarkanir eru meðal annars:
- Lágt geislunarviðnám í rafmagnslitlum hönnunum
- Minnkuð sendingargeta þegar leiðartap er verulegt
- Þröng bandvídd í há-Q stilltum lykkjum
- Næmi fyrir málmhlutum í nágrenninu
- Hugsanlega mikill straumur og spenna í blóðrásinni
- Þörf fyrir nákvæma viðnámssamræmingu
- Mynstursröskun af völdum fóðurstrengja og uppsetningarmannvirkja
Dæmigert forrit
Lykkjuloftnet eru mikið notuð í:
- AM, MF, HF og stuttbylgjumóttakarar
- Útvarpsleiðbeiningarbúnaður
- RFID og nærsviðssamskiptakerfi
- Mælingar á rafsegulsviði (EMC) og segulsviði (EMC)
- Litrófseftirlit og sviðsstyrkprófanir
- Induktiv samskipti og þráðlaus aflgjafakerfi
- Flytjanlegir og ökutækjafestir móttökupallar
- Prentaðar RF- og örbylgjurásir
- Rannsóknir á loftnetum, kvörðun og mælingar
Til að mæla rafsegulbylgjur (EMI) og sviðsstyrk eru kvarðaðar lykkjuloftnet sérstaklega gagnlegar þegar meta þarf segulsviðsþátt RF umhverfis. Í samskipta- og eftirlitskerfum geta stefnulausnir þeirra hjálpað til við að draga úr truflunum eða bera kennsl á stefnu óþekkts merkis.
Verkfræðileg þýðing
Lykkjuloftnet sýna fram á hvernig rafmagnsstærð, straumdreifing, segulsviðstenging og viðnámsjöfnun hafa áhrif á afköst loftneta.
Líkamlega svipuð lykkja getur hagað sér sem samþjappað segulmóttökuloftnet, mjóbandsómskynjari, fullbylgjusendiloftnet eða nærsviðstengiþáttur, allt eftir ummáli þess og rekstrartíðni.
RF MISO býður upp á lausnir fyrir loftnet og örbylgjuíhluti fyrir RF prófanir, samskipti, ratsjár, loftnetsmælingar og kerfissamþættingu. Skilningur á grunnbyggingum eins og lykkjuloftneti hjálpar verkfræðingum að meta tíðnisvið, magn, skautun, viðnám, bandbreidd, geislunarnýtni og stefnuviðbrögð við vali eða þróun loftnetskerfis.
Til að læra meira um loftnet, vinsamlegast farðu á:
Birtingartími: 31. júlí 2026
