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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 저주파 대역의 지향성 수신 안테나. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전
160미터 및 80미터 저대역의 교환원은 스테이션 수신을 개선하기 위해 지속적으로 노력하고 있습니다. 문제는 전송에 효과적인 안테나(예: 높은 수직 마스트)가 수신 시 너무 많은 간섭을 수집한다는 것입니다. 저주파 대역의 신호 및 간섭 수준이 매우 높기 때문에 수신 안테나의 효율은 중요하지 않으며 저잡음 트랜지스터 전치 증폭기를 사용하는 것이 어렵지 않습니다. 페라이트 자기 안테나는 방사 패턴(RP)에 XNUMX개의 XNUMX이 렘니스케이트("XNUMX자 모양"과 유사) 형태로 약간의 지향성을 가지고 있기는 하지만 이와 관련하여 그다지 좋지 않습니다. 페라이트 안테나는 간섭 수준이 높은 실내에 위치해야 합니다. 외부 루프 안테나는 이와 관련하여 다소 우수하지만 RP는 동일하며 기껏해야 XNUMX RP를 가리킴으로써 원격 로컬 소스의 간섭을 감쇠시킬 수 있습니다. 진정한 지향성 저주파 수신 안테나는 TWA(Beverage Traveling Wave Antenna)로, 여러 파장 길이의 와이어로 지상에서 낮게 위치합니다. 그러나 XNUMXkm 길이의 여러 안테나를 서로 다른 방향으로 뻗는 사치를 누리는 라디오 아마추어는 거의 없습니다! VLF 및 LW 범위에서 간섭 방지 지향성 수신 안테나를 만드는 문제는 기본 작업 [1]에서 논의되었습니다. 특히 루프와 "정적"(수직 전방향성) 안테나의 조합이 카디오이드 패턴을 생성하는 것으로 나타났습니다. 일부 방향의 수신 약화로 인해 간섭 수준이 크게 감소했습니다. EWE 안테나. 이와 관련하여 EWE[2]라는 안테나에 대한 WA2WVL의 발표는 큰 관심을 불러일으켰다. 작은 크기와 높이에도 불구하고 카디오이드에 가까운 매우 우수한 RP를 가지고 있습니다. 약 2년 안에 많은 단파 장비가 EWE 안테나를 구축했고 좋은 평가를 받았으며 WB3P는 RP를 다른 방향으로 전환하기 위해 급전점에서 결합된 이 안테나 2개를 사용할 것을 제안했습니다. 다음 간행물 [1]에서 WAXNUMXWVL은 그림에 표시된 안테나를 구축하여 이 아이디어를 사용했습니다. XNUMX.
수신기는 변환 비율이 50인 정합 변압기 T1을 통해 3옴 동축 케이블로 안테나에 연결되므로 안테나 쪽 피더의 입력 임피던스는 최대 9옴까지 450배 증가합니다. XNUMX개의 계전기의 도움으로 일반적으로 열려 있는 접점이 그림에 표시되어 원하는 방향으로 향하는 XNUMX개의 안테나 중 하나가 변압기에 연결됩니다. 각 안테나는 높이 3m, 길이 15m의 직사각형으로, 한쪽 수직면에는 변압기가 연결되어 있고 다른 한쪽에는 저항기가 연결되어 있습니다. 변압기와 저항의 두 번째 단자는 접지됩니다. 디자인은 안테나의 크기가 파장보다 훨씬 작다는 점만 제외하면 음료수 안테나의 작은 사본과 매우 유사합니다. 또한 최대 수신은 저항이 아닌 변압기 측면에 있습니다. 세 개의 다른 분리된 안테나의 존재를 고려하여 계산된 안테나 패턴이 그림에 나와 있습니다. 2: a - 수직면에서; b - 수평으로. 이 패턴은 아래에 설명된 안테나를 포함하여 이러한 모든 안테나에 대해 일반적입니다. 저항기 측면에서 수신을 최대한 억제하는 것은 정확한 선택에 의해 달성됩니다. 저항의 저항은 400옴에서 수 킬로옴까지 다양합니다. 안테나는 매우 광대역이며 패턴과 입력 임피던스는 주파수 대역의 XNUMX배 이상에서 유지됩니다. 안테나는 효율이 낮아 전송에 적합하지 않습니다.
저자의 버전에서 안테나는 1,2개의 나무 기둥에 장착되었으며 접지를 위해 약 1m 정도 땅에 박힌 금속 파이프를 사용했습니다. 저자는 안테나의 높은 임피던스로 인해 접지 저항이 안테나에 거의 영향을 미치지 않는다고 주장합니다. 작업. 변압기 T12,5은 자기 투자율이 850인 페라이트로 만든 직경 약 11mm의 링에 감았습니다. 권선에는 1개로 접힌 1개의 와이어가 포함되어 있습니다. XNUMX개의 결과 권선이 그림과 같이 직렬로 연결되었습니다. XNUMX, XWXNUMX 피더의 동축 커넥터가 첫 번째 탭에 연결되었습니다. 얼마 후 저자는 처음부터 약 60m 떨어진 곳에 또 다른 유사한 안테나 시스템을 구축하고 위상 안테나 배열로 포함하여 160m 범위에서 훨씬 더 큰 지향성 계수(DPC)를 얻었습니다. 이에 대한 자세한 내용은 [3]에 설명되어 있습니다. 프레임 K9AY. 저주파 아마추어 대역의 지향성 수신 안테나와 컴퓨터의 모델링 안테나를 실험하면서 Gary Breed(K9AY)는 하나의 마스트에 올려진 두 개의 로드 프레임으로 구성된 매우 컴팩트한 설계를 제안했습니다[4]. 마스트 베이스에 설치된 릴레이의 도움으로 카디오이드 패턴을 12가지 방향으로 전환할 수 있습니다. 빔 길이가 9m인 3개의 EWE와 KXNUMXAY 프레임의 안테나 시스템의 비교 치수가 그림에 나와 있습니다. XNUMX. 프레임 자체는 델타 모양이지만 저자가 보고한 것처럼 모양과 치수는 그다지 중요하지 않습니다. 마스트 바닥에서 프레임은 접지되어 낙뢰 보호를 제공하고 간섭 수준을 줄입니다. 접지 막대는 마스트의 기초 역할을 성공적으로 수행하지만 절연 재료로 만드는 것이 좋습니다.
한 프레임의 스케치가 그림에 나와 있습니다. 4, 꼭지점의 높이는 7,5m, 옆면은 4,5m, 모서리의 높이는 1,5m로 그림과 같이 꼭지점을 매달아 돛대 없이도 할 수 있다. 예를 들어 로프를 사용하여 나뭇가지에 의해 안테나 시스템의 프레임 모서리에 구멍이 있는 너트 절연체를 사용하는 것이 편리합니다. 프레임 와이어의 하단은 너트 절연체를 사용하여 접지 막대로 당겨지고 절연체를 묶은 후 남은 와이어 끝은 설명된 것과 유사한 계전기 및 정합 변압기가 있는 방수 상자로 보내집니다. 위에. 저자는 안테나 작동 원리를 설명하면서 RF 및 마이크로웨이브 기술, 특히 SWR 미터에서 널리 사용되는 방향성 커플러와의 유사점에 주목합니다. EWE 안테나가 하프 프레임이고 리턴 와이어가 접지이면 K9AY 루프는 풀 프레임이지만 작동 원리는 매우 유사합니다. 안테나는 들어오는 전자기장의 전기 E 및 자기 H 구성 요소 모두에 반응합니다. 필드의 전기 구성 요소의 경우 안테나는 짧은 수직 안테나처럼 작동하여 피더 연결 지점에서 약간의 전압을 생성합니다. 수직 안테나에서 예상할 수 있듯이 전자장 패턴은 전방향성입니다. 상황은 필드 H의 자기 구성 요소와 다릅니다. 안테나 평면을 가로 지르면 프레임 주변을 순환하는 전류가 생성됩니다. 부하 저항을 통과하는 이 전류는 또한 필드 E의 전압에 합산되는 약간의 전압을 생성합니다. 파동이 피더 연결 지점의 측면에서 오면 두 전압이 합산됩니다. 파동이 부하 저항의 측면에서 오면 프레임을 관통하는 필드 H의 방향이 반전되기 때문에 전압이 뺍니다. 부하 저항의 저항을 변경하여 두 전압이 동일하도록 균형을 맞출 수 있습니다. 이 경우 DN은 단일 40이 있는 카디오이드 형태를 취합니다. 종단 저항에서 나오는 신호의 감쇠는 6dB를 초과할 수 있으며, 이는 신호 강도 척도에서 XNUMXS 단위 이상입니다! RP 영점은 접지면에 있지 않지만 컴퓨터 시뮬레이션에서 볼 수 있듯이 안테나 구성과 토양 특성에 따라 20~55°의 각도로 상승합니다. 짧고 높은 루프는 30...40°의 앙각에서 제로 DN을 제공합니다. 이는 로컬 스테이션의 QRM 감쇠에 기여합니다. K9AY 안테나의 필수적이고 필요한 부분은 접지입니다. 토양 매개변수에 따라 부하 저항의 저항을 약간 조정해야 할 수도 있습니다. 음료수 안테나의 경우처럼 접지가 손실될 필요는 없습니다. 프레임은 완전 전도성 접지에서도 방향성을 가집니다. 이것은 안테나가 거의 모든 토양 조건에서 작동한다는 것을 의미합니다. 기사[3]의 발행 후 댓글에서 W6FA는 모든 로드된 루프 안테나의 창시자는 동일한 Harold Beverage로 간주되어야 한다고 보고했습니다. 또는 지금은 진행파 안테나라고 합니다. Beverage의 특허는 작동을 위해 접지가 필요하지 않고 급전 지점의 반대 지점에 배치된 약 1938옴의 부하 저항이 있는 완전한 루프 안테나를 설명합니다. 이 광대역 안테나는 이미 텔레비전 수신에 사용되기로 되어 있었습니다. 안테나 깃발, 페넌트 등. 컴퓨터 프로그램을 사용하는 무선 아마추어에 의한 안테나의 집중적인 모델링은 설명된 것과 유사한 다수의 안테나의 출현으로 이어졌습니다[5]. 안테나는 수직면에 위치한 삼각형, 정사각형, 직사각형 또는 마름모꼴 프레임입니다. 이러한 루프 안테나의 가능한 구성이 그림에 나와 있습니다. 5. 밝은 원은 소스(수신기)를 나타내고, 어두운 원은 저항이 400옴 이상, 일반적으로 약 900옴인 부하 저항을 나타냅니다. 거의 동일하고 안테나의 입력 임피던스가 얻어집니다. 지향성 패턴 - 카디오이드, 수신 방향 - 소스에서.
플래그형 안테나(Flag)의 160m 범위에서 작동하는 경우 Pennant(Vympel) 및 Diamond(Diamond) 버전은 모두 높이 4,3m, 길이 8,8m입니다. 델타 안테나(Delta)의 높이는 5,2m, 길이는 8,4m입니다. EWE 및 K9AY 루프와 비교할 때 이러한 안테나는 상당한 차이가 있습니다. 지상에서 약 2m 높이에 상대적으로 낮지 만 접지가 필요하지 않습니다. 높이를 0,3m로 줄이면 안테나 특성에 거의 영향을 미치지 않습니다. 안테나는 다양한 버전과 크기로 만들어졌습니다. 예를 들어 JF1DMQ는 크기를 1 x 5m로 줄였습니다. 안테나는 80미터와 40미터에서도 잘 작동합니다. 특히 무선 아마추어는 이러한 안테나의 낮은 잡음 수준에 주목합니다. 예를 들어 FO0AAA에서 160m 수신 [6]에 사용하는 삼각형 "델타"를 고려하십시오. 하부 수평와이어는 길이 8,54m로 지면에서 0,9m 높이에 위치하였다. 삼각형 프레임의 높이는 하단 와이어에서 5,2m(지상에서 6,1m)였습니다. 전체적으로 직경 22mm의 와이어 약 1,63m가 필요했습니다. 950옴 부하 저항과 전원 변압기가 프레임 하단 모서리에 포함되어 50옴 피더 저항을 950옴으로 변환했습니다. 1830kHz의 주파수에서 순방향/역방향 방사율은 40dB 이상인 반면 등방성 방사체 대비 안테나 이득은 -34,5dB에 불과해 효율이 낮고 이 안테나와 함께 저잡음 전치 증폭기를 사용하십시오. 프레임은 하나의 유전체 마스트에 설치되었고 "델타"의 하단은 텐트 못에 늘어졌습니다. 안테나는 매우 간단하게 방향을 잡았습니다. 못을 재배치하여. 검토를 마치면 잡음 수준이 낮고 크기가 작은 새로운 종류의 수신 지향성 광대역 안테나가 무선 아마추어의 처분에 등장했다고 말할 수 있습니다. 문학
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