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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 휴대용 CB 통신국용 소형 안테나(1부) 무선전자공학 및 전기공학 백과사전
소개 27MHz에서의 이동 통신의 광범위한 사용은 그러한 통신을 위한 안테나 문제를 제기합니다. 이 문제는 27MHz 대역의 경우 길이가 2,7미터인 XNUMX/XNUMX파 안테나의 사용이 많은 경우에 허용되지 않는다는 사실로 인해 복잡합니다. 단축 안테나의 사용은 대중 문헌에서 고려되지 않은 많은 특정 문제와 관련되어 있지만, 알려지지 않은 경우 MW 통신의 효율성이 크게 저하될 수 있습니다. 휴대용 CB 라디오의 경우 비대칭 휩 안테나가 주로 사용됩니다. 그것과 관련이 있습니다. 다른 유형의 안테나는 이러한 유형의 라디오와 함께 사용하는 것이 거의 불가능합니다. 1. 이동국의 단선 안테나 운용 전기적으로 짧은 안테나는 방사 요소를 포함하는 안테나 자체와 매칭 시스템 및 접지 시스템의 요소로 구성됩니다. 이에 따라 안테나 Ra의 총 저항은 핀의 저항(Rsh)과 접지 저항(Rg)으로 구성됩니다(그림 1).
공식과 "환경 저항"에 포함된 Rav. 이는 평형추의 수와 안테나 길이가 증가함에 따라 감소합니다. Ra=Rsh+Rz+Rcp 유용한 RF 에너지는 Rsh에 의해 소실되므로 Rc와 Rcp의 값을 줄이기 위해 노력해야 합니다. 일반적으로 특별한 방법을 사용하여 "지구"의 저항을 측정할 수 있지만 실제로는 CB 라디오 방송국의 하우징 저항이 20 ~ 30cm 길이로 다음과 같이 사용된다고 가정할 수 있습니다. 균형추, 이 공식은 최소 150 ... 300 옴입니다. 사람의 손에 닿아도 값이 크게 변하지 않습니다. 그러나 2,7미터 길이의 공진 50/60파 평형추를 연결하면 접지 저항 Rz가 감소합니다. 이미 하나의 평형 장치는 저항 Rz를 약 5 ... 10 Ohm 이하의 값으로 줄입니다. XNUMX-XNUMX개의 균형추가 있는 경우 Rz는 XNUMX ... XNUMX 옴의 무시할 수 있는 값으로 간주될 수 있습니다. 매체의 저항은 안테나 핀과 "접지"시스템의 상호 작용에 의해 결정됩니다. 전체 크기의 XNUMX/XNUMX 파장 휩 안테나에서이 상호 작용이 넓은 공간에서 발생하고 결과적으로 중요하지 않은 값을 갖는 경우 단축 안테나에서 짧은 평형추를 가진 짧은 안테나의 전자기 상호 작용이 제한된 공간에서 발생합니다 . 또한이 볼륨에 대한 모든 개입은 매체의 저항을 크게 변경합니다. 따라서 이러한 안테나 시스템의 매개변수에 상당한 영향을 미칩니다. 또한, 요소가 단축 된 이러한 안테나 시스템에서는 그 중 하나가 크게 증가합니다. 예를 들어, XNUMX/XNUMX 파장 값에 대한 핀 또는 평형추는 Rcp를 크게 감소시키지 않습니다. 그리고 핀과 균형추 모두의 증가(즉, 신장)만이 Rcp를 떨어뜨립니다. 이것으로부터 이미 우리는 CB 스테이션의 짧은 안테나의 저항이 일정한 값이 아니라 변수, 특히 안테나에 대한 이물질(운영자 포함)의 위치에 의존한다는 결론을 내릴 수 있습니다. 일반적으로 이러한 요인의 영향을 받는 잘 일치된 안테나는 완전히 일치하지 않을 수 있습니다. 따라서 MW 무선국 송신기의 출력단은 이러한 불일치가 작동에 큰 영향을 미치지 않도록 설계되어야 하며 불일치의 원인이 제거될 때 출력단이 계속해서 정상적으로 작동하도록 설계되어야 합니다. 이렇게 하려면 출력 트랜지스터에 3...4배의 전력 마진이 있어야 합니다. P 루프 매칭 회로의 절충 버전도 필요합니다. 복잡한 가변 하중에 대한 작업을 허용합니다. 안테나의 매개 변수를 변경할 때 자기 여기를 제거해야합니다. 이미 이러한 요구 사항. 휴대용 스테이션의 CB 출력 단계에 제시된 결과는 설계를 매우 진지하게 고려할 가치가 있음을 보여줍니다. 고정식 자동차 안테나에서 작동하는 이동식 자동차 라디오의 경우 RA에 대한 요구 사항은 훨씬 낮습니다. 이것은 MW 안테나의 좋은 "접지"인 균형추로 차체를 사용하기 때문입니다. 자동차 CB 안테나에 사용되는 핀입니다. 길이는 약 XNUMX 미터이며 많은 경우 더 길다. 이것은 휴대용 스테이션 안테나보다 훨씬 더 큰 효과를 가진 차량용 안테나의 작동을 위한 전제 조건을 만듭니다. 또한 "안테나 핀 - 평형추" 시스템의 바이어스 전류 상호 작용 영역에 이물질이 없어 이러한 안테나에 대한 Rсp를 휴대용 스테이션보다 안정적으로 만드는 것도 중요합니다. 휴대용 스테이션을 위한 기존의 모든 유형의 MW 안테나 중에서 공진 및 비공진 안테나의 두 그룹으로 구분할 수 있습니다. 공진군에 속하는 단축형 휩 안테나 중 인덕턴스에 의해 연장된 나선형 안테나와 휩 안테나를 구별할 수 있다. 비공진 휩 안테나 중에서 출력 공진 회로의 일부로 짧은 핀이라는 한 가지 유형만 사용하는 것이 좋습니다. 이 경우 핀은 분산 루프 커패시터입니다. 2. 나선형 안테나 헬리컬 안테나는 개방형 헬리컬 공진기로 간주할 수 있습니다[1]. 이 경우 안테나 자체는 나선형 공진기이고 송신기 정합 회로는 나선형 공진기의 연속이며 여기 회로에 들어가며 우주 공간은 무한히 먼 화면으로 간주될 수 있습니다(그림 2).
이러한 주장의 유효성은 실제로 쉽게 검증됩니다. 따라서 정합 회로의 매개변수가 변경되면 안테나 시스템의 공진 부분이 변경됩니다. 안테나의 종단 커패시턴스에서 아주 약간의 변화라도 안테나의 공진 주파수를 크게 변화시킵니다[2]. 그리고 헬리컬 안테나는 이물질의 영향에 매우 취약합니다. 이미 20cm의 거리에서 손에 접근하면 안테나와 송신기 사이의 불일치가 발생합니다. 단자 커패시턴스의 변화로 인해 공진 주파수가 변경됩니다. 여기서 [3]에서 제안한 방법에 따라 튜닝을 수행하는 것이 적절하다. 이것은 나선형 안테나가 조정되어 손이 접근할 때(또는 다른 불일치 영향으로 인해) 신호 필드 강도가 증가했다가 감소한다는 사실로 구성됩니다. 이 경우 안테나는 정확히 공진에 맞춰 조정되지 않고 약간 떨어져 조정됩니다. 전계 강도 측정에 따르면 이 경우 전계 강도는 정확한 공명에서 전계 강도의 약 85%입니다. 그러나 안테나가 공진에 맞춰져 있고 안테나가 안테나 기울기에 맞춰져 있는 라디오 방송국을 테스트할 때 후자의 장점은 분명합니다. 따라서 무선 통신 과정에서 공진 안테나가 있는 스테이션을 사용할 때 안테나가 사람에게 접근하면 전계 강도에 큰 변동이 발생했습니다. 안테나가 특성의 기울기에 맞춰진 라디오 방송국을 사용할 때 사람의 불일치 영향이 훨씬 약하게 나타났고 전계 강도의 변동이 미미했습니다. 이를 바탕으로 [XNUMX]에서 제안한 방법에 따라 헬리컬 안테나를 튜닝할 것을 권고할 수 있다. 헬리컬 안테나가 불일치 요인의 영향을 배제한 조건에서 작동하는 경우에만 안테나를 최대 전계 강도로 튜닝할 수 있습니다. 확장 코일이 있는 헬리컬 안테나와 휩 안테나가 제공하는 전계 강도를 측정했을 때 공진 휩 안테나가 최소 XNUMX배 이상 긴 것으로 나타났습니다. 테스트 중인 헬리컬 안테나보다 동일한 전계 강도를 제공했습니다. 이로부터 우리는 휴대용 스테이션에서 가장 최적의 안테나 옵션은 나선형 안테나이며 동일한 매개변수의 휩 안테나보다 설계가 더 강하고 단순하다는 결론을 내릴 수 있습니다. 이 경우 라디오 방송국의 짧은 몸체가 동일한 매개변수의 휩 안테나보다 헬리컬 안테나에 대해 더 나은 "접지"라는 점을 고려해야 합니다. 그러나 나선형 안테나. 큰 전계 강도를 제공하는 것은 송신기의 불안정한 작동을 위한 전제 조건을 만듭니다. 실제로 실험 중에 외부 케이블 공급 안테나와 안정적으로 작동하는 동일한 송신기가 나선형 안테나가 연결될 때 여기되는 것으로 나타났습니다. 정합 회로를 보다 신중하게 선별하고 조정해야만 송신기가 자체 여기 없이 헬리컬 안테나와 함께 작동할 수 있었습니다. 휩 안테나와 같은 헬리컬 안테나는 정전 용량을 줄이고 인덕턴스를 확장하여 작동 주파수로 조정할 수 있습니다. 커패시턴스를 사용하면 안테나의 공진 주파수가 높아지고 인덕턴스를 사용하면 안테나의 공진 주파수가 낮아집니다. 이 경우 안테나의 효율을 높이려면 연장 코일은 가능한 한 인덕턴스가 작아야 하고 단축 용량은 최대한 커야 합니다. 이러한 튜닝 요소를 사용하면 설계 및 매칭 품질에 따라 헬리컬 안테나의 대역폭이 작고 200에서 300 ... 27kHz에 이르기 때문에 넓은 주파수 범위에서 헬리컬 안테나를 사용할 수 있습니다. MHz 범위. 헬리컬 안테나를 사용할 때 또 다른 매우 중요한 점이 있습니다. 이러한 안테나가 동축 케이블을 통해 연결되면 공진 주파수는 안테나의 복합 저항에 케이블 반응성이 도입되어 그에 따른 변화로 인해 발생합니다. 변경되어 조정이 필요합니다. 헬리컬 안테나를 구축할 때 다른 단축 안테나와 마찬가지로 이 안테나 시스템의 또 다른 특징에 주의를 기울여야 합니다. 1.5/2 파장 평형추가 연결되면 이 안테나 시스템의 공진 주파수가 다소 변경됩니다. 이것은 자체 Rz가 있는 평형추가 Rsp를 변경한다는 사실로 설명할 수 있습니다. 커패시턴스 "안테나 - 공간"도 변경됩니다. 헬리컬 안테나의 대역폭은 품질 계수의 감소와 동시에 보다 효율적인 방사로 인해 약 XNUMX~XNUMX배 확장됩니다. 기본적으로 XNUMX/XNUMX 파장 균형을 가진 나선의 공진 주파수에 대한 실험 연구에서 안테나의 대역폭을 초과하지 않았습니다. 동시에, XNUMX/XNUMX 파장 평형을 통한 전계 강도는 최소 XNUMX배 증가했습니다. 헬릭스 안테나는 가능한 한 짧은 도체로 출력 정합 회로에 연결해야 합니다. 이를 통해 연결 라인의 필요한 대역폭과 최소 스퓨리어스 방사를 제공할 수 있습니다. 3. 나선형 안테나의 실용적인 설계 다음은 최근 몇 년 동안 문헌에 발표된 헬리컬 안테나의 실용적인 설계로 간주됩니다. 안테나 매개변수는 antenoscope를 사용하여 측정되었습니다. 그림 3과 같은 디자인의 헬리컬 안테나는 [4]에 발표되었다. 이 안테나의 테스트는 이 안테나가 21MHz 대역에서 40/XNUMX파임을 보여주었습니다. 실제로 공진 XNUMX/XNUMX파장 평형과 함께 여기의 안테나 저항은 약 XNUMX옴이었습니다. 반응성이 거의 없습니다.
이러한 안테나를 약 40m 길이의 동축 케이블을 통해 21W 트랜시버에 연결하고 안테나를 창 개구부에 배치함으로써 RST56-58을 사용하여 4MHz에서 여러 연결을 만들 수 있었으며 이는 해당 안테나에 대한 내 의견을 더욱 강화했습니다. 진정한 공명. 그러나 [27]에 표시된 것처럼 권선과 커패시턴스를 조정하면 됩니다. XNUMXMHz 범위에서는 파장의 절반에 해당하는 등가 안테나 길이에 해당하는 공진이 가능하다는 것을 확인할 수 있었습니다. 21MHz 대역의 안테나 대역폭은 200Hz, 27MHz 대역 - 250kHz(XNUMX/XNUMX파장 평형)입니다. 데이터가 그림 4에 표시된 나선형 안테나는 26/35 파장 안테나를 나타냅니다. 애드온 핀의 도움으로 27MHz에서 1300MHz의 넓은 범위에서 조정할 수 있습니다. 650MHz 대역에서 라디오 방송국 본체와의 입력 임피던스는 65m이고 대역폭은 800kHz였습니다. 200옴 XNUMX/XNUMX파 카운터밸런스 포함. 대역폭은 XNUMXkHz였습니다. 공명은 XNUMXkHz 위로 이동했습니다. 안테나의 공진 주파수를 조정하는 이 방법은 단순성과 효율성면에서 매우 성공적이기는 하지만 여전히 나선형 공진기의 품질 계수를 감소시키고 결과적으로 안테나의 효율성을 감소시킨다는 점에 유의해야 합니다. 이것은 전계 강도의 감소와 안테나 대역폭의 확장에 반영됩니다.
그림 5[5]의 헬리컬 안테나는 27MHz 대역에서 공진을 보이지 않고 21MHz 대역에서 25/250 파장 공진을 보였다. 5/27 파장 평형과 함께 여기의 저항은 1,3kHz 대역폭에서 XNUMX옴이었습니다. 그러나 주어진 라디오 방송국의 매칭 시스템을 사용할 때[XNUMX], 실제로 XNUMXMHz 범위에서 공진이 달성될 수 있음을 발견했습니다. 분명히 여기에서 안테나의 공진은 XNUMX/XNUMX 파장 공진기로 작동하기 때문에 발생하는 것이 아니라 분산된 커패시턴스를 가진 P-congur로 작동하기 때문에 발생합니다. 이 경우 헬리컬 안테나는 트랜스미터의 출력에 연결된 P-회로 시스템과 동일하며, 그 커패시턴스의 커패시턴스는 안테나의 접지 커패시턴스입니다. 방사는 송신기의 P 회로 전체 시스템을 공진으로 튜닝하기 때문에 발생합니다. 그러나 전계 강도 측정에 따르면 이 경우 헬리컬 안테나를 사용하는 것이 비효율적입니다. 이 나선형 안테나의 길이보다 단지 XNUMX배 더 긴 연장 코일로 공진하도록 조정된 휩 안테나에 의해 동일한 전계 강도가 제공될 수 있습니다.
그림 6[6]에 나타난 헬릭스 안테나는 스테이션 본체의 경우 27옴, 110/40파 카운터밸런스의 경우 300옴인 450MHz 범위의 공진 주파수에서 입력 임피던스를 보여주었다. 스테이션 본체의 대역폭은 200kHz였습니다. 평형추 포함 - XNUMXkHz. 덕분에. 상부가 방전으로 감겨 있기 때문에 이 안테나의 튜닝에 대한 인체의 영향은 연속 권선의 경우만큼 강하지 않습니다. XNUMX/XNUMX 파장 평형추를 연결하면 공진 주파수가 XNUMXkHz 위로 변경되었습니다.
Kolibri-M2형 무선국에 사용되는 안테나를 조사하였다. 그 디자인은 그림 7에 나와 있습니다. 27MHz 대역에서 이 안테나는 스테이션 본체와 100옴 임피던스와 300kHz 대역폭을, 47/200파 카운터밸런스로 120옴 임피던스와 5kHz 대역폭을 보였다. 6/XNUMX파 평형추를 연결하면 공진 주파수가 XNUMXkHz 증가했습니다. 전계 강도를 제공한 것은 그림 XNUMX 및 XNUMX에 표시된 안테나였습니다. 확장 코일이 있는 로드 안테나에 의해 발생되는 전계 강도와 비슷하며, 로드 길이는 이러한 나선형 안테나 길이의 XNUMX배입니다.
마지막 두 안테나의 주파수 응답에 대한 실제 보기가 그림 8에 나와 있습니다. 이 그림에서 안테나의 주파수 응답이 비대칭임을 알 수 있습니다. 100/27파 평형추를 연결하면 주파수 응답이 약간 뒤섞입니다. 그러나 XNUMXMHz 대역의 경우 XNUMXkHz이지만 안테나 대역폭으로 인해 MW 채널에서 작동할 수 있습니다. 헬리컬 안테나의 주파수 응답을 알면 작동 범위의 중간이 아니라 조금 더 높게 조정할 수 있습니다.
4. 나선형 안테나의 제조 및 조정 문헌에서는 동축 케이블의 폴리에틸렌 코어에 헬리컬 안테나를 수행하는 것이 좋습니다. 실제로 이것은 이러한 안테나에 대한 최상의 재료 옵션입니다. 헬리컬 안테나의 제조에 75옴 케이블을 사용하는 것이 바람직합니다. 헬리컬 안테나에는 일반적으로 바이스의 다른 쪽 끝에서 케이블 자체를 잡고 플라이어로 쉽게 빼낼 수 있는 단일 내부 도체가 포함되어 있기 때문입니다. 일반적으로 여러 개의 구리선으로 구성된 중심 도체가 있는 안테나 프레임에 50옴 케이블을 사용하는 경우 제거하기 어려울 수 있습니다. 가장 간단한 방법은 강력한 전류 소스를 사용하여 도체에 50 ... 100A의 전류를 통과시켜 도체를 가열하는 것입니다. 그런 다음 빠르게 꺼냅니다. 폴리에틸렌 프레임은 브레이드를 제거한 후 표면이 거칠어 와이어를 장력으로 쉽게 감을 수 있습니다. 헬리컬 안테나는 high-Q 시스템이며 주의하지 않으면 온도의 영향으로 공진 주파수가 조정되는 범위를 벗어날 수 있음을 기억해야 합니다. 헬리컬 안테나 연구에서 -50°C의 온도로 냉각될 때 공진 주파수가 80...15kHz 위로 이동하는 것으로 나타났습니다. 안테나는 코일이 움직이지 않도록 전기 테이프로 단단히 감아야 합니다. 결과적으로 공진 주파수의 변화. 여기에는 유연한 PVC 테이프가 적합합니다. 스카치 테이프는 과도한 강성으로 인해 적합하지 않습니다. 헬리컬 안테나는 비대칭 시스템이라는 점에 유의해야 합니다. 설명에 표시된 끝으로만 트랜스미터에 연결해야 합니다. 그림 6과 7의 안테나를 다른 쪽 끝에 연결하면 27MHz 대역에서 멀리 떨어진 완전히 다른 공진을 갖게 됩니다. 연결의 끝이 바뀌더라도 이런 식으로 보일 것입니다. 그림 5와 같이 대칭형 안테나의 경우 안테나 실행의 일부 비대칭으로 인해 공진이 이동합니다. 구조적으로 CP-50 또는 CP-75 커넥터를 사용하여 송신기에 연결된 끝을 수행하는 것이 편리합니다. 거기에 안테나의 플라스틱 베이스를 녹여서. 커넥터의 금속 프레임에서 나선형 권선의 시작 부분까지 최소 12mm가 있어야 합니다. 안테나 제조시 지정된 직경의베이스를 사용하려고 노력할 필요는 없습니다. 2 ... 3mm의 편차는 상당히 허용됩니다. 예를 들어, 7mm 폴리에틸렌 베이스 9mm 대신 사용할 수 있으며, 12mm 대신 사용할 수도 있습니다. 안테나의 매개변수는 변경되지만 27MHz 대역으로 튜닝하는 것은 상당히 가능합니다. 안테나는 설명에 표시된 대로 조밀한 권선의 측면에서 권선을 풀어서 조정됩니다. 여기에 설명된 모든 안테나의 제조의 경우 권선의 일부를 풀어서 27MHz 범위로 튜닝할 수 있었습니다. 저것들. 27MHz 바로 아래의 공진 주파수에 대해 미리 계산되었습니다. 안테나의 효과적인 동작을 위해서는 금속 케이스와 같은 좋은 스테이션 접지가 필요합니다. 없는 경우 스테이션의 전체 길이를 따라 편리한 장소에 구리 또는 알루미늄 와이드 호일을 놓을 필요가 있습니다. 이러한 균형은 약 15 ... 20%의 전계 강도 증가를 제공하며, 이는 통신 범위도 대략적으로 증가시킵니다. 어떤 경우에는 송신기의 자기 여기를 제거하는 데 도움이 됩니다. 헬리컬 안테나의 치수는 길이가 균형추의 길이보다 약 20% 더 클 때 최적으로 간주될 수 있습니다. 안테나가 이 값보다 작은 경우. 인체 및 기타 이물질의 영향이 증가합니다. 추가 증가는 전계 강도의 동일한 증가를 일으키지 않으며 XNUMX/XNUMX 파장 평형을 사용하여 통신 범위를 늘리는 것이 더 쉽습니다. 저자: I. Grigorov(RK3ZK, UA3-113), Belgorod; 출판물: N. Bolshakov, rf.atnn.ru
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