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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 STV용 파라볼라 안테나. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전
STV 수신에 관심을 갖게 된 라디오 아마추어는 원칙적으로 이를 위해 기성품 세트를 구입합니다. 일반적으로 작은 직경(0,9 ... 1,2m)의 포물선 안테나(PA)가 포함됩니다. 시스템 업그레이드의 첫 번째 단계 중 하나는 더 큰 직경의 안테나를 구입하는 것입니다. 하지만 대구경 안테나는 가격이 너무 비싸서 집에서 PA를 만들려고 하는 분들이 많습니다. 아마추어 문헌에서는 [1]과 같이 PA의 제조에 관한 기사가 발표되었지만 몇 가지 요인을 고려하지 않았습니다. 사실 안테나를 설계 할 때 변환기의 일부인 피드 매개 변수를 고려해야합니다. 이 글은 PA 설계에 대한 데이터를 체계화하고 이를 기존 조건에 적용하는 것을 목적으로 한다. 프레넬 렌즈를 기반으로 하는 포물선형, 위상 배열 등 많은 유형의 마이크로파 안테나가 있습니다. 집에서 만든 조건과 관련하여 PA는 제조의 단순성으로 인해 권장됩니다. PA에는 두 가지 버전이 있습니다. - 매트릭스에 붙임으로써; - 구리 와이어 및 메쉬로 납땜(소위 메쉬 안테나). 각 안테나에는 고유한 장점과 단점이 있습니다. 첫 번째의 장점은 제조 중 모양 제어가 쉽고 두 번째는 무게와 바람이 적다는 것입니다. 우선 라디오 아마추어가 사용할 수 있는 조사기를 결정해야 합니다. 그림 1로 돌아가서 안테나를 특징 짓는 매개 변수를 결정하십시오. 첫째, 이것은 직경 d입니다 (일반적으로 계산 시작 부분에 제공됨). 안테나 초점(컨버터 피드가 초점에 위치하거나 XNUMX개 반사경 시스템의 경우 두 번째 미러)에서 안테나 반사경까지의 최단 거리를 초점 거리 f라고 합니다. 미러 깊이 h는 반사기 개방 평면 S에서 안테나 반사기 자체까지의 최대 거리입니다. 개구각 Ф는 안테나 미러 S의 개구면이 초점 F에서 보이는 각도입니다. 또한 다음 관계에 의해 관련됩니다.
f/d 비율은 조명의 매개변수를 결정합니다. 일반적으로 f / d는 0,3 ... 0,5 범위입니다. 이 비율이 클수록 h가 작아지고 PA 제조를 위한 재료 소비가 줄어듭니다(일부 이득 Ku 손실 있음). f/d=0,3 조명기가 있고 비용을 낮추고 싶다면 f/d=0,5 조명기를 구입하거나 가변 f/d 조명기가 가장 좋습니다.
먼저 공식 (2)에 따라 x에 대한 y의 의존성(0에서 d / 2까지의 값 취함)이 계산되고 테이블이 컴파일됩니다. 결과 값은 모눈종이로 전송되고 포물선이 만들어집니다. 그런 다음 5mm 두께의 강철 시트에 붙이고 포물선을 따라 자릅니다. 따라서 나이프가 얻어집니다 (최종 결과와 PA의 품질이 크게 좌우되기 때문에 모양을 엄격하게 관찰해야 함). 그런 다음 그림 2에 따라 적절한 치수(2 - 칼)의 로드 1와 베어링 3을 선택해야 합니다. 이 경우, 나이프는 로드(2) 직경의 절반으로 단축되고 동축으로 용접됩니다. 그림 3에 따르면 프레임은 직경이 8 ... 10mm 인 강철 막대로 만들어집니다 (용접). 이 경우, 리브(2)는 나이프를 따라 대략 만곡된다. 베어링은 프레임 상단에 용접됩니다. 프레임은 평평한 지역에 설치되지만 베어링 1(그림 3) 아래에는 베어링 4의 직경보다 큰 내경을 가진 파이프 1를 수직으로 설치해야 합니다. 프레임 아래의 전체 공간은 다음으로 채워집니다. 부서진 돌이나 부서진 벽돌. 베어링 직경보다 약간 큰 직경과 미래 PA의 두께와 동일한 높이의 베어링에 와셔 4(그림 2)를 설치한 후(예: 직경이 2m인 PA의 경우 두께는 25mm), 칼이 베어링에 삽입됩니다. 시멘트 - 모래 콘크리트 모르타르는 두꺼운 일관성으로 반죽되어 프레임에 적용되고 칼로 수평을 이룹니다. 결과 매트릭스는 3...5일 동안 건조됩니다. 세 번째 날(건조한 날씨)에 결과 균열은 설화 석고로 문지르고 사포로 청소하여 칼로 표면 품질을 제어합니다. 매트릭스를 반복적으로 사용할 계획이라면 습기로 인해 무너지지 않도록 2~XNUMX층의 지붕재를 지면과 지면 사이에 놓으십시오. 또한 점토 매트릭스를 만들기 위해 [XNUMX]의 권장 사항을 사용하는 것은 권장하지 않습니다. 이 재료는 건조되면 많은 균열이 생기고 결과 매트릭스는 수명이 짧습니다. 다음으로 안테나 접착으로 진행하십시오. 이 프로세스를 수행하는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 다음은 몇 가지 팁입니다. 첫째, 직경이 큰 안테나를 접착하는 경우 고유 한 세 가지 단점 (무거운 무게, 내풍성 및 낮은 강도)을 기억하십시오. 제조를 단순화하려면 안테나를 (정확히) 6 ... 8 섹터로 나눕니다 (동시에 연결 모양, 고정 고려). 이 경우 행렬을 섹터 형태로도 만들 수 있지만 여전히 완전하게 만드는 것이 바람직하기 때문이다. 오프셋 안테나를 붙일 수 있습니다. 강도를 위해 반사경의 두께를 늘리고 방사형 강선 리브로 보강하십시오. PA를 접착하는 재료로 일반적으로 유리 섬유를 스트립으로 절단하고 에폭시 접착제를 사용합니다. [1]에 설명된 기술을 사용하여 다소 단순화할 수 있습니다. 먼저, 자동차 오일로 사용되는 비누로 씻은 매트릭스에 릴리스 혼합물을 적용합니다 (이 전에 매트릭스가 쪽모이 세공 마 스틱의 고른 층으로 문지르면 최상의 결과를 얻습니다). 파이프가 와셔 4(그림 2)에 단단히 삽입되고 그 위에 두랄루민으로 만든 다른 와셔가 느슨하게 놓여지며 높이는 반사판의 두께와 같습니다. 다음으로, 수지 층을 도포하고(이형 혼합물을 손상시키지 않고) 유리 섬유 조각을 도포하여 매끄럽게 만들고 기포를 제거합니다. 물론 금속화 유리 섬유를 사용하는 것이 바람직하지만 첫 번째 접근이 불가능하기 때문에 일반 유리를 사용할 수도 있습니다. 앞으로(제조 후) 알루미늄 호일 조각을 부채꼴 모양으로 잘라 반사판 위에 붙여야 합니다. 그러나 강화 유리 섬유를 사용하는 첫 번째 옵션은 표면 품질이 더 좋기 때문에 선호됩니다. 전도성 표면을 형성하기 위한 또 다른 옵션은 금속 분말 베이스(은 등)를 포함하는 반사 표면에 PA 페인트를 적용하는 것입니다. 반사경의 두께를 필요한 치수로 가져오면 고정을 위해 너트가 성형됩니다. 리플렉터가 부착된 방사형 보강재에 리플렉터가 부착된 프레임을 용접하는 것도 가능합니다. 반사경은 건조한 후 PA에 뚫은 구멍을 통해 볼트로 고정할 수도 있습니다. 작은 직경의 안테나는 papier-mâché로 만들 수 있습니다(이 아이디어는 R.K. Gaydinov가 제안했습니다). 신문은 필러로 간주됩니다. 그들은 물에 담그고 고기 분쇄기를 통과합니다. 벽지 페이스트는 결과 덩어리에 바인더로 추가됩니다. 생성된 혼합물을 매트릭스에 적용하고(이전에 분리 혼합물을 적용한 상태) 주걱으로 수평을 유지하여 원하는 표면을 형성합니다. 건조 후 안테나를 제거하고 전도층과 여러 층의 니트로 페인트로 덮어 대기 강수로부터 PA를 보호합니다. 신문 대신 [2]와 같이 직물을 사용하여 유리섬유의 경우와 같이 PA를 형성하고 벽지 페이스트를 결합재로 사용할 수 있습니다. PA(mesh)의 두 번째 버전은 [3]에 설명되어 있습니다. 템플릿이 만들어지며 (그림 4), 그 매개 변수는 공식 (2)에 의해 계산됩니다. 두꺼운 구리선으로 만들어진 방사형 포물선이 그것을 따라 구부러져 있습니다. 와이어의 굵기는 안테나의 직경에 따라 선택됩니다. 예를 들어, 직경이 1,5m인 안테나의 경우 직경이 4 ... 5mm인 와이어가 사용됩니다. 원형 벨트를 만드는 것도 필요합니다. 코드의 직경은 10...30cm 단위로 변경되며 코드를 방사형 포물선에 납땜하는 위치는 공식 (1)에 의해 계산됩니다. 프레임이 만들어진 후에는 미세한 구리 메쉬로 덮여 있으며 납땜됩니다. PA의 직경이 클수록 와이어가 두꺼워지고 납땜하기가 더 어려워집니다 (직경이 7mm 이상인 와이어를 사용하는 경우 접촉 용접이 바람직합니다. ).
다음 단계는 선회 장치(OPU)의 제조입니다. 모든 OPU는 방위각 고도와 극지라는 두 가지 유형으로 나뉩니다. 첫 번째 유형은 두 개의 조정 축만 사용하기 때문에 제조가 더 쉽습니다(둘 다 위성에서 위성으로 재구성할 때 사용됨). 첫 번째 축은 방위각이고 각도는 다음 공식으로 계산됩니다.
여기서 φ는 수신 사이트의 경도(도), Fsz는 궤도에서 IC3의 위치(도), w는 수신 사이트의 위도(도)입니다. 안테나를 정남쪽으로 향하게 한 다음 방위각에서 주어진 위성에 맞추려면 A에서 180 °를 빼야합니다. 각도가 양수이면 안테나는 이 각도 값만큼 서쪽으로 이동합니다. 음수인 경우 - 동쪽으로. 표고 축 2(그림 5)의 표고 각도는 다음 공식으로 계산됩니다.
서스펜션의 디자인은 선택 사항입니다. 치수는 안테나의 직경에 따라 다릅니다. 예를 들어, 직경이 1,2m인 안테나의 경우 OPU는 그림 6에 따라 만들어집니다.
지정된 유형의 OPA는 주로 오프셋 광검출기 및 소구경 직접 초점 광검출기와 함께 사용됩니다. 대형 안테나는 무거워서 7축을 중심으로 재정렬하는 것이 불편하다. 따라서 다른 유형의 OPU가 사용됩니다 - 극성 (그림 1). A(2), UM(3), 극(4) 및 수정(1)의 20가지 회전 축이 있습니다. 안테나의 방향을 잡기 위해서는 극축과 반사축이 속하는 평면이 정오에 표시된 방위각축 30의 평면과 남쪽 방향에 있어야 합니다. 방향을 결정하기 위해 작은 핀을 땅에 박고 XNUMX...XNUMX분마다 핀에 의해 드리워진 그림자의 위치를 기록합니다. 지면에 박힌 핀 끝에서 핀 끝 그림자가 지나는 선까지의 최단 거리가 남쪽 방향이다.
다음으로 축 PA(2)의 각도를 수신 장소의 위도와 동일하게 설정합니다(단위: 도). 각도를 보정 축으로 설정합니다(4).
그런 다음 극축(3)이 각도만큼 회전합니다.
여기서 f는 수신 장소의 경도입니다. Fiss - GSO에서 위성의 위치(EL이면 (Piss>0, 서쪽이면 Fiss>0). 보시다시피 극지 서스펜션의 경우 극축만 위성에서 위성으로 변경하는 데 사용됩니다(이 유형의 OPU에 이름이 부여됨). 따라서 안테나의 재조정이 단순화됩니다. 튜닝 범위는 남쪽 방향에 대해 ±40° 이내입니다. 그러나 사용 편의성을 위해 OPU 메커니즘의 복잡성으로 비용을 지불합니다. 그림 8은 극성 OPA의 많은 변형 중 하나를 보여줍니다.
치수는 직경 2m의 PA에 대해 표시되며 플랜지 1는 파이프 2에 용접되고 플랜지 3은 축을 중심으로 자유롭게 회전하는 상단에 놓입니다. 플랜지에는 상호 고정을 위한 구멍(4)이 있습니다. 직경 5mm, 길이 40cm인 두 개의 파이프(60)를 상부 플랜지에 용접하고 길이 6 80cm의 파이프를 두 개의 볼트로 고정합니다. 6cm가 파이프 7에 용접됩니다. 사다리꼴 40은 나사 25를 사용하여 파이프 7에 부착됩니다(사다리꼴은 직경 8 ... 12mm의 파이프로 만들어집니다). 안테나 반사경은 브래킷 25, 32(매우 강함)을 통해 사다리꼴에 부착되고 나사산 끝이 있는 핀은 사다리꼴의 아래쪽 튜브에 삽입되고 브래킷 9은 사다리꼴의 위쪽 튜브에 부착됩니다. 교정 각도를 조절하는 나사 10의 수단. 표고 및 극축은 랜야드를 사용하여 조정됩니다(단순화를 위해 그림에는 표시되지 않음). 접근이 가능하고 재귀반사 피드가 있는 변환기 접근을 방해하지 않는 방식으로 배열하는 것이 중요합니다. 모든 종류의 포지셔너, 액추에이터 및 기타 원격 조정 수단을 조정하는 것은 권장하지 않습니다. 이 방법은 소형 PA가 사용되는 경우에만 정당화됩니다. PA 제조시 모든 조인트의 최소 유격을 보장하는 것이 필요합니다. 바람의 안테나 난류는 수신에 나쁜 영향을 미치고 OPA의 급속한 파괴로 이어집니다. 변환기를 안테나에 장착하기 위해 그림 9에 따라 반사경에 1개의 구멍을 뚫습니다. 링 3은 컨버터 넥의 직경과 동일한 내경을 갖는 두랄루민으로 만들어집니다. 링은 볼트로 연결된 두 부분으로 구성될 수 있습니다. 2개의 구멍(1)이 링에 뚫려 있고 나사산이 있습니다. 2 개의 막대 3는 두랄루민 (튜브)으로 만들어지며 링 1이 초점 F에서 4 ... XNUMXcm 떨어져 있도록 크기가 선택됩니다. 막대의 끝에서 실을 자르고 링 XNUMX에 나사로 조인 다음 그들은 반사경 XNUMX에 부착되어 있습니다.
수신 안테나의 이득은 다음 공식으로 계산됩니다.
여기서 Q - 대부분의 조사기 유형에 대한 표면 활용 계수(KPI) Q = 0,4 ... 0,7(보통 0,6); L은 수신된 파동의 길이입니다. 표는 가장 많이 사용되는 범위(Q=0,6)에서 XNUMX가지 직경의 Ku 안테나에 대한 데이터를 요약한 것입니다. 보시다시피, 주파수가 높을수록 안테나의 Ku가 커집니다. 그러나 위성에서 지구까지의 경로에서 다른 신호 감쇠(높은 주파수에서 감쇠가 더 큼)가 있는 현재 상황(위성은 대략 동일한 유효 복사 전력을 가짐)에서 다른 대역의 수신기 입력에서 결과 신호는 대략 다음과 같습니다. 같은. 또 다른 흥미로운 사실은 PA에서 거래하는 많은 회사의 카탈로그에서 Ku가 분명히 과대 평가되었다는 것입니다. 위의 공식을 이용하여 KU를 계산하여 직접 확인할 수 있습니다. 표 1
이 표는 또한 낮은 주파수에서 PA의 사용이 안테나 위상 배열과 비교하여 더 낮은 Ku로 인해 비실용적임을 보여줍니다. 몇 가지 팁을 드리겠습니다. 1. PA의 직경이 클수록 방사 패턴이 좁아지므로 큰 안테나 옆에 작은 직경의 안테나를 설치하고 해당 지역의 신호 레벨이 최대인 위성에 맞추는 것이 좋습니다. 그런 다음 위성에 대한 대략적인 방향을 확인하고 같은 방향으로 큰 안테나를 가리킵니다. 신호를 수신한 후 약한 채널의 최상의 이미지 수신을 위해 안테나 초점에서 조사기의 위치를 수정합니다. PA 1, 2(그림 10)의 회전 축이 평행하도록 작은 안테나를 가장자리에 고정하여 큰 안테나의 재구성을 훨씬 더 단순화할 수 있습니다. 안테나 축의 평행도를 미리 설정하려면 소형 안테나의 장착 방식에 수정 나사를 삽입해야 합니다. 작은 안테나로 신호를 수신하면 큰 안테나로 전환합니다.
매우 작은 신호로도 위성을 미세 조정하려면 아마추어 무선 문헌에 회로가 게시 된 특수 감지기를 사용하는 것이 매우 편리합니다. 이 목적을 위해 스펙트럼 분석기를 사용할 수도 있습니다(1 ~ 2GHz 범위). 변환기의 신호를 절연 커패시터를 통해 적용할 수 있습니다. 이 경우 변환기에 +14V 공급 전압을 적용하는 것을 잊지 마십시오. 2. 천둥 번개가 칠 때 장비의 고장을 피하기 위해 안테나와 변환기를 조심스럽게 접지해야합니다 (통계로 볼 때 이것은 꽤 자주 발생합니다). 이렇게하려면 케이블을 변환기에 연결하는 커넥터에 2 ... 3mm 직경의 전선을 1,5 ... 2 바퀴 감고 접지하십시오. 동일한 와이어가 안테나와 OPU의 금속 표면을 접지하는 데 사용됩니다(하나의 회로에 별도로 및 병렬로). 3. 안테나의 직경이 클수록 바람 저항이 커지므로 바람 하중으로부터 안테나와 OPU를 보호하는 조치를 제공해야 함을 잊지 마십시오. OPU 제조에는 고품질 압연강을 사용합니다. 예를 들어, 32미터 길이의 PA에 직경이 40 ... 120mm인 캐리어 파이프가 필요한 경우 150미터의 경우 XNUMX ... XNUMXmm입니다. 가능하면 안테나가 뒤쪽에서 벽으로 보호되도록 설치하십시오. 가능하면 안테나를 높은 곳에 설치하지 마십시오. 결론적으로 이 기사는 안테나 시스템의 작은 부분만을 설명한다는 점에 주목하고 싶습니다. 나는 개인적으로 V.V. Orlov와 S.A. Kozlov에게 금속 구조물의 제조에 도움을 준 것에 감사드립니다. 문학
저자: V. Fedorov, pgg. Lipetsk 지역의 Leo Tolstoy; 간행물: N. Bolshakov, rf.atnn.ru
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