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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 골격 슬롯 안테나: 신화와 현실. 무선전자공학 및 전기공학 백과사전
외국 아마추어 무선 문헌에 따르면 스켈레톤 슬롯 안테나는 20MHz 이상의 주파수에서 널리 사용됩니다. 출판된 기사는 문헌에 명시된 방향 계수가 현실과 어느 정도 일치하는지에 대한 질문에 답하려고 시도합니다. VHF 안테나에 관한 책에서는 소위 스켈레톤 슬롯 안테나에 대해 반복적으로 설명했으며 모든 출판물에서는 예외 없이 매우 높은 매개변수, 큰 지향성 계수(DA), 넓은 주파수 대역 및 튜닝 용이성에 대해 보고했습니다. 안테나에 대한 아이디어는 1949년에 J. Ramsey에 의해 제안되었으며 [1], 그 디자인은 [1]에서 차용한 그림 2에 나와 있습니다. 안테나의 능동 소자는 서로 XNUMX레벨 위에 위치한 XNUMX개의 평행한 반파장 쌍극자로 구성됩니다. 안테나의 크기를 줄이기 위해 상부 및 하부 다이폴의 끝 부분을 중간 다이폴을 향해 직각으로 구부러져 연결됩니다. 이것이 그들을 흥분시키는 것입니다. 중간 쌍극자는 분할되어 반사경을 장착하는 역할도 하는 일치하는 1/400파장 XNUMX선 라인에 연결됩니다. 반사경은 단일 진동기 형태의 파동 채널처럼 설계되었으며 전기 길이는 반파보다 약간 더 큽니다. 도체 (튜브) d의 직경에 따른 안테나의 파장 치수와 단축 계수 k 값이 그림 XNUMX에 나와 있습니다. XNUMX. XNUMX선 라인을 따라 급전점 XX를 이동하면 안테나의 입력 임피던스를 XNUMX(반사경 근처)에서 약 XNUMXΩ(활성 요소 근처 YY 지점)으로 변경할 수 있습니다.
능동 소자의 전류 분포는 그림 2에 나와 있습니다. XNUMX. 전류의 배점(최대값)이 요소의 수평 부분 중앙에 정확히 위치하여 XNUMX층 동위상 시스템을 형성하는 것을 볼 수 있습니다. 능동 소자의 수직 부분에서 전류는 작고 서로를 향합니다. 또한 여기에는 XNUMX개의 전류 노드가 있으므로 수직 부분에서 원거리 복사가 발생하지 않습니다. 원거리 영역에서는 안테나 방사 패턴이 거의 완벽하게 형성된다는 점을 기억해 보겠습니다. 원거리 영역까지의 거리는 여러 파장입니다. 안테나 효율이 높을수록 더 커집니다.
스켈레톤 슬롯 안테나의 활성 요소는 한쪽 면과 급전 지점이 결합된 두 개의 정사각형으로 간주될 수도 있습니다. 그러나 두 개의 전체 크기 정사각형에 비해 스켈레톤 슬롯 안테나의 능동 소자 둘레는 다소 작습니다. 이는 아마도 소자의 수직 도체 사이의 커패시턴스 단축 효과 때문일 것입니다. 유사한 안테나가 K. Kharchenko [3]에 의해 제안되었지만 그 안에는 두 개의 사각형이 모서리에서 공급되고 공급 지점과 결합됩니다. 단순한 뼈대 슬롯 안테나에는 충분히 효율적이지 않은 반사경이 있습니다. 이러한 단점은 능동 소자와 정확히 동일한 방식(동일한 XNUMX층 구조의 진동기 형태)으로 반사판을 구성함으로써 제거될 수 있습니다. XNUMX선 선은 더 이상 요소 사이에 배치할 수 없지만 각 요소의 평면에서 하단 수평 진동기 중앙의 전위가 XNUMX인 지점까지 그리는 데 방해가 되는 사람은 없습니다. 이 수정 후에 어떤 일이 발생하는지가 그림 3에 나와 있습니다. 0,18. 요소 자체의 치수는 동일하게 유지되며 능동 요소와 반사경 사이의 거리가 XNUMX로 줄어듭니다. 이 안테나에는 또 다른 장점이 있습니다. XNUMX선식 선로를 따라 단락 점퍼를 이동시키면 소자를 원하는 주파수로 조정할 수 있고, 반사경 점퍼를 이동하면 안테나를 최대 효율이나 전후 방사율로 쉽게 조정할 수 있다.
[2 및 4]에 설명된 이러한 14요소 안테나의 경우 16...2dB의 비정상적으로 높은 효율이 보고되었습니다! 언급된 두 번째 책이 진지한 출판물이 아니었다면, 이 수치를 진지하게 받아들이지 않고 포기할 수도 있습니다. 하지만 이 책은 전반적으로 매우 훌륭하고 오류도 거의 없습니다. 물론 그 저자는 그 안에 제시된 많은 구성을 모두 테스트할 수는 없었습니다. 따라서 이것이 오류라면 이전에 다른 출판물에 나타났으며 이제는 원본 소스를 찾기가 어렵습니다. 진동기의 동위상 시스템이 단일 진동기보다 더 큰 효율성을 제공해야 한다는 것은 매우 분명하지만 문제는 얼마입니까? p.100의 [10]에 있지만. XNUMX에서는 안테나가 "...실제로는 XNUMX소자, XNUMX층 동위상 안테나"라고 명시되어 있지만 진동기는 서로 꽤 가깝고 길이도 짧습니다. 이는 효율성을 감소시킬 수밖에 없습니다. 그래서 답변보다 질문이 더 많았습니다. 또한 저자에게 친숙한 라디오 아마추어들은 XNUMXm 범위 용 안테나를 만들 계획을 세웠고 요즘에는 저렴하지 않은 재료에 돈을 쓸 준비가되었습니다! 지향성 인자에 대한 질문에 대한 명확하고 정확한 답변을 얻기 위해 432MHz 범위에서 실험을 수행했습니다. 요소는 그림에 따라 구부러졌습니다. 직경 3mm의 에나멜 구리선 1,5개, 연결부를 납땜하고, 닫는 점퍼가 설치되고 케이블이 연결된 위치의 라인 도체에서 절연체를 벗겨냅니다. 전체 구조는 건조하고 얇은 판금으로 만든 나무 프레임 위에 조립되었습니다. 전원 케이블은 브레이드가 연결된 XNUMX선 라인 도체를 따라 전원 지점에서 수직으로 아래로 연결되어 표준 신호 발생기의 출력에 직접 연결되었습니다. 필드 표시기는 검출기와 마이크로 전류계가 있는 반파장 쌍극자였습니다. 안테나에서 몇 미터 떨어진 삼각대에 위치했습니다. 안테나는 또한 원시적인 회전 삼각대에 장착되어 방향을 변경할 수 있었습니다. 안테나는 주 방향의 최대 방사를 위해 아주 쉽고 빠르게 조정되었습니다. 432MHz의 주파수에서 표시된 치수를 사용하면 튜닝된 안테나의 43선 라인 베이스에서 닫는 점퍼의 거리는 다음과 같이 나타났습니다. 반사경의 경우 - 28mm, 활성 요소의 경우 - 50 mm. 70옴 케이블의 연결 지점까지의 거리는 XNUMXmm였습니다. 최대 지향성으로 조정하면 작은 후엽이 감지됩니다. 반사판을 조정하면 거의 완전히 억제할 수 있습니다. 옆으로, 위로 또는 아래로 방사선이 발생하지 않았습니다. 효율성, 더 정확하게는 효율성과 효율성의 곱과 동일한 안테나 이득은 다음과 같이 결정되었습니다. 주 방향의 안테나에 의해 생성된 신호 레벨이 표시기에 표시된 다음 안테나, 공간의 같은 지점에 위치한 반파장 쌍극자가 전원 케이블에 연결되었습니다. 발생기의 신호 레벨은 표시기에서 동일한 판독값을 얻을 수 있을 만큼 충분히 증가했습니다. 발생기 감쇠기에 의해 측정된 신호 레벨의 변화는 반파장 쌍극자에 대한 안테나의 이득과 수치적으로 동일합니다. 이 안테나의 경우 7dBd로 나타났습니다. 등방성(전방향) 방출기와 비교하면 2,15dB 더 많고 약 9,2dBi입니다. 데시벨 지정 시 문자 d와 i에 주의하세요. 안테나에 관한 문헌에서는 지향성이 측정되는 이미터를 기준으로 표시하는 것이 관례입니다. 반배율에서의 방사 패턴의 폭은 수평면(방위각)에서 약 60°, 수직면(고도)에서 약 90°였습니다. 이 데이터를 사용하면 지향성을 또 다른 방법으로 계산할 수 있습니다. 즉, 안테나가 방사하는 입체각은 다이어그램의 너비에 해당하고 라디안으로 표시되는 선형 각도의 곱과 같습니다. 우리는 약 1,5 스테라디안의 값을 얻습니다. 동시에 등방성 안테나는 4π, 즉 12,6스테라디안의 입체각으로 방사됩니다. 정의에 따르면 지향성은 이러한 입체각의 비율이며 12,6/1,5 = 8,4 또는 9,2dBi입니다. 두 가지 방법으로 결정된 지향성 값 사이에 이렇게 좋은 일치를 얻은 저자는 더 이상 측정할 것이 없다고 결정했고 약간 실망했지만 안테나 기술에서는 기적이 일어나지 않는다는 것을 다시 한 번 확신했습니다. 그럼에도 불구하고 안테나는 매우 잘 작동하며 작은 크기(330MHz 범위에서 120x120x432mm)에도 불구하고 매우 적절한 이득을 제공합니다. 문학
저자: Vladimir Polyakov (RA3AAE)
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