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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 야외 TV 안테나. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전
TV 방송 채널 수의 급격한 증가로 인해 모든 TV 프로그램의 고품질 수신을 보장하는 것이 매우 어렵습니다. 우선, 사용되는 안테나에 따라 다릅니다. 따라서 저자가 다양한 조건에서 테스트한 주요 설계에 대해 아래에서 설명합니다. 하지만 먼저 텔레비전 주파수, 대역 및 채널에 대한 기본 정보를 기억해 보겠습니다. 텔레비전 주파수 범위는 48,5~790MHz입니다. 이는 미터(채널 1-12, 주파수 48,5~230MHz) 및 데시미터(채널 21-60, 주파수 470~790MHz) 범위로 구분됩니다. 하나의 텔레비전 채널은 8MHz 주파수 대역을 차지합니다. 안테나의 작동 파장을 계산하려면 이미지 반송파 주파수를 선택하는 것이 좋습니다. 이미지 신호는 진폭 변조되고 간섭에 더 취약하며 주파수 변조된 오디오 신호보다 더 많은 증폭이 필요하기 때문입니다. 첫 번째와 두 번째 텔레비전 채널의 이미지 반송파 주파수는 각각 1MHz와 2MHz입니다. 채널 49,75-59,25의 경우 메가헤르츠 단위로 다음과 같이 계산됩니다. fn.iz=3+(N-5)x77,25, 여기서 N은 채널 번호입니다. 3~8번째: fn.from=6+(N-12)x175,25, 6~8번째: fn.from=21+(N-60)x471,25 영상 반송파 값에 2,75를 더하면 채널의 중심 대역 주파수를 얻을 수 있다. 오디오 캐리어의 주파수는 이미지 캐리어의 주파수보다 6,5MHz 더 높습니다. 작동 주파수 f(MHz)에 따른 공기 중 작동 파장 L(미터)은 공식 l = 300/f로 결정됩니다. 다른 유전체에서는 파장이 더 짧습니다(예: 폴리에틸렌의 경우 1,52배). 동축 폴리에틸렌 케이블로 정합 장치의 공진 요소를 제조할 때 이 사실을 고려해야 합니다. 이제 안테나 디자인에 대해 조금 설명합니다. 제조 재료로는 전기 전도성이 좋은 금속 및 합금(구리, 알루미늄, 황동)으로 만들어진 튜브, 막대, 스트립, 앵글, 와이어를 사용하는 것이 좋습니다. 안테나의 광대역은 활성 요소의 표면적에 따라 달라집니다. 면적이 클수록(튜브의 직경 또는 스트립의 너비가 클수록) 안테나의 광대역은 더 커집니다(또한 무거워집니다). 작동하는 파장의 1/200 미만인 안테나 요소(튜브, 막대)의 가로 크기를 선택하는 것은 권장되지 않습니다. 이렇게 하면 전기 매개변수와 기계적 강도가 크게 저하되기 때문입니다. 스트립의 폭은 튜브나 로드의 권장 직경의 1,5~2배로 선택되며, 두께는 2~3mm입니다. 요소의 표면은 평평하고 매끄러워야 합니다. UHF 범위의 경우 표면이 연마된 재료로 만들어진 요소를 사용하면 HF 전류가 표면층에서만 유도되므로 최상의 결과를 얻을 수 있습니다. 안테나 요소를 구부려야 하는 경우 표면이 손상되지 않도록 바이스 턱 아래에 텍스타일이나 나무 조각을 배치하여 조심스럽게 수행하십시오. 그 전에 튜브를 모래로 단단히 채우고 나무 플러그로 막아야 합니다. 피뢰침 범위 외부에 안테나를 설치하면 안정적인 낙뢰 보호가 보장됩니다[1]. 또한, 전기 연결부와 케이블 편조가 외부 절연체에서 빠져나가는 장소는 방수 및 내열성 유전체 바니시 또는 수지로 채워 조심스럽게 밀봉해야 합니다. 원하는 방향으로 안테나의 방향을 정확하게 맞추려면 TV 입력의 신호를 감쇠기를 사용하여 여러 번 감쇠해야 합니다. 이 경우 TV의 AGC 시스템이 더 이상 작동하지 않고 수신된 신호의 최대치가 더욱 눈에 띄게 됩니다. 그리고 마지막으로 안테나 자체에 대해 설명합니다. 협대역부터 시작해 보겠습니다. 주파수 차이가 5~10%를 넘지 않는 한 하나 이상의 TV 채널을 수신하도록 설계되었습니다. 이 경우 안테나는 각 채널의 주파수 곱의 제곱근 또는 약한 채널의 신호 주파수로 계산된 기하 평균 주파수에 맞게 설계되었습니다. 안테나도 단순형과 복잡형으로 구분됩니다[2]. 후자에는 하나의 활성 요소 외에도 반사경, 디렉터 및 추가 활성 요소가 포함될 수 있습니다. 가장 단순한 안테나는 직접 신호와 텔레비전 센터 반대 방향에서 오는 신호를 모두 동일하게 수신합니다. 이득(및 효율성)이 가장 낮습니다. 따라서 일반적으로 반사 신호가 없는 경우 전송 안테나로부터 짧은 거리로 사용이 제한됩니다(시각적으로 다중 윤곽 또는 흐린 이미지의 형태로 TV 화면에 나타남). 가장 간단한 안테나에는 그림 1에 개략적으로 표시된 "선형 반파장 분할 진동기"[2, 1]가 포함됩니다. 75. 약 0Ω의 공진 주파수에서 입력 임피던스를 갖습니다. 일반적으로 일반적으로 20dB로 간주되는 게인입니다. 진동기는 튜브, 막대 또는 스트립으로 구성됩니다. 튜브의 직경 d는 MV의 경우 30...6mm, UHF의 경우 12...0,001mm로 선택됩니다. 튜브 끝 사이의 거리(l)는 안테나 작동 파장의 절반에 단축 계수를 곱한 값과 같아야 하며, 이는 작동 파장에 대한 튜브 직경의 비율에 따라 달라집니다. 비율이 0,003과 0,96인 경우 계수 값은 각각 0,95과 0,005입니다. 0,94 이상으로 상승하면 계수는 50로 감소합니다. 거리 L은 MV의 경우 80~20mm, UHF의 경우 30~XNUMXmm 범위 내에서 선택됩니다. 최대 신호 레벨을 얻기 위해 진동기는 수신 방향에 수직인 평면에 수평으로 배치됩니다(송신기 파동의 수평 편파).
안테나를 급전선에 연결할 때 그림 2에 표시된 회로에 따라 50/80 파장 루프 정합 장치를 사용하십시오. 20는 길이 lsh가 안테나가 조정되는 파장의 30/XNUMX과 동일한 단락된 케이블 섹션으로 구성됩니다(단축 계수를 고려). MV 범위의 거리 D는 XNUMX~XNUMXmm로 선택되고 UHF 범위의 경우 XNUMX~XNUMXmm로 선택됩니다.
또 다른 간단한 안테나는 그림 1에 표시된 "Pistolkors 반파 진동기"[2, 3]입니다. 295은 XNUMXΩ의 공진 주파수에서 입력 임피던스를 갖습니다. 분할 진동기와 마찬가지로 안테나는 튜브, 막대 또는 스트립으로 구성됩니다. 굽힘 반경은 중요하지 않으며 직각으로 굽힐 수 있습니다. 분할 진동기에 비해 Pistolkors 진동기의 가장 큰 장점은 대칭 지점에서 전위가 XNUMX이고 이 시점에서 절연체 없이 마스트에 부착할 수 있다는 것입니다. 진동기는 또한 수신 방향에 수직인 평면에 수평으로 배치됩니다.
안테나는 분할 진동기보다 더 넓은 대역폭을 가지며 더 나은 잡음 내성을 갖습니다. 치수 l, L, d는 분할 진동기와 동일한 방식으로 선택됩니다. 그러나 Pistolkors 진동기의 단축 계수를 계산할 때 튜브 직경 대신 튜브 직경 d와 진동기 크기 S의 곱의 두 배 제곱근과 동일한 값을 사용합니다. 후자는 MV의 경우 80...100mm이고 UHF의 경우 40...50mm입니다. 안테나를 피더에 연결하려면 그림 4에 표시된 것을 사용하십시오. 75 "U-엘보우" 정합 장치, 특성 임피던스가 1,52옴인 동축 케이블 조각으로 제작됨. 길이 lø는 안테나가 작동하는 파장의 절반을 폴리에틸렌 케이블의 단축 계수(XNUMX)로 나눈 값과 같습니다. 장치는 지점 A와 B에서 진동기에 연결됩니다.
예를 들어 그림 5에 표시된 것처럼 능동 진동기 뒤에(텔레비전 중앙에서 방향으로) 반사경을 배치하여 반사된 신호의 영향을 줄이고 가장 간단한 안테나의 이득을 약간 증가시킬 수 있습니다. 아래에서 설명할 "파동 채널" 안테나의 경우 5를 참조하세요. 반사기 요소의 길이는 진동기 l의 길이보다 15~0,15% 커야 하며 진동기에서 반사기까지의 거리는 작동 파장의 0,2~XNUMX 이내에서 선택됩니다.
그림에 표시된 루프 안테나 [1]. 그림 6과 7은 장치의 상대적 단순성과 함께 좋은 매개변수를 갖습니다. 공진 주파수에서의 입력 임피던스는 73Ω이고 이득은 3,5dB입니다. 최대 신호 레벨을 얻기 위해 Pistolkors 진동기와 동일한 방식으로 배치됩니다.
불완전한 지그재그 안테나(그림 6)의 경우 거리 a는 작동 파장의 7/10과 동일하게 선택됩니다. 링 안테나(그림 15)에서 원주 l은 작동하는 파장과 같습니다. 두 안테나 모두 거리 L은 HF의 경우 7~XNUMXmm이고 UHF의 경우 XNUMXmm입니다. 루프 안테나는 "2/8파장 단락 루프"를 통해 피더에 연결됩니다(그림 3 참조). 강한 반사 신호가 텔레비전 중앙 방향과 반대쪽의 수신을 방해하는 경우 그림 XNUMX과 같이 안테나 뒤에 반사판을 배치하면 그 영향을 크게 줄일 수 있습니다. XNUMX. 동시에 안테나 이득도 약 XNUMXdB 증가합니다.
구조적으로 스크린은 안테나 패브릭 자체와 동일한 요소로 구성되지만 더 얇은 도체를 사용하는 것도 허용됩니다. 스크린의 너비 a와 높이 b는 안테나의 해당 전체 치수보다 5~10% 더 큽니다. 스크린 요소 사이의 거리 D는 0,1 작동 파장을 넘지 않으며, 안테나 시트와 스크린 사이의 C는 0,21...0,27 파장입니다. 스크린 요소는 중앙의 마스트에만 부착됩니다. 그림 9에 표시된 완전한 지그재그 안테나. 1도 제작이 어렵지 않습니다 [6]. 이는 두 개의 불완전한 것으로 구성됩니다(그림 2 참조). 이는 튜브, 막대, 스트립 또는 3~5개의 두께 10~20개의 구리선으로 구성되며 UHF의 경우 50~73mm, MV의 경우 6~XNUMXmm 거리에 평행하게 배치됩니다. 공진 주파수에서의 안테나 입력 임피던스는 XNUMXΩ입니다. 게인 - XNUMXdB.
안테나는 지점 A와 B에서 직접 일치하는 장치 없이 하강 케이블에 연결됩니다. 피더는 안테나의 한쪽을 따라 배치됩니다. 이득을 높이고 반사 신호의 영향을 줄여야 하는 경우 루프 안테나와 동일한 방식으로 반사판을 설치하십시오. 지그재그 안테나의 이득 증가는 다중 요소 시스템, 개방형 에지 요소 및 90° 이상의 각도를 갖춘 안테나를 사용하여 달성됩니다[3]. "삼중 사각형" 안테나[4]는 정교한 디자인이며 루프 안테나와 "파동 채널"을 혼합한 것입니다. 이는 그림에 나와 있습니다. 10. 입력 임피던스는 70Ω, 이득은 8dB입니다. 안테나는 반사판(P), 능동 진동기(B) 및 디렉터(D)의 세 가지 정사각형 요소로 구성됩니다. 요소는 가로 크기가 UHF의 경우 최소 3mm, MV의 경우 10mm인 막대, 와이어, 튜브 또는 스트립으로 만들어집니다. 정사각형 P, B 및 D의 변은 각각 0,32, 0,25, 0,22 작동 파장과 같습니다. 반사판과 진동기 사이의 거리 a는 0,16이고, 진동기와 디렉터 사이의 b는 작동 파장 0,11입니다.
안테나를 만들 때 사각형의 평면은 평행해야 하며 중심은 동일한 축에 있어야 합니다. 상단 금속 크로스바 외에 사각형 사이에 유전체 스페이서를 설치하여 안테나의 강성을 높일 수 있습니다. MV의 거리 L은 40이고 UHF의 경우 15mm입니다. 안테나는 매칭 장치 "¼파장 단락 루프"를 통해 피더에 연결됩니다(그림 2 참조). 디렉터(이중 정사각형 안테나)를 버리고 동시에 반사경 P의 측면과 거리 a를 각각 0,31 파장과 0,18 파장으로 변경하면 안테나를 단순화할 때 더 나쁜 결과를 얻을 수 있습니다. 이러한 안테나의 입력 임피던스는 약 100Ω이고 이득은 "삼중 사각형"보다 3...4dB 더 나쁩니다. 훨씬 더 복잡한 협대역 설계에는 그림 5에 표시된 "스핀들러 파동 채널" 안테나[5]가 포함됩니다. 280. 공진 주파수에서의 입력 임피던스는 XNUMXΩ입니다. 이득은 요소 수에 따라 달라집니다(표 참조).
일반적으로 Pistolkors 진동기 형태로 만들어지는 능동 진동기 외에도 이러한 다중 요소 안테나는 능동 진동기 앞에 (방향으로) 길이가 감소하는 여러 수동 진동기 디렉터로 구성됩니다. 텔레비전 센터) 및 텔레비전 센터 반대 방향으로 뒤에 배치된 반사 스크린 이는 진행파 원리에 따라 작동하며 가장 효율적인 협대역 안테나로 간주됩니다. 그러나 계산이 어렵고 제작시 정밀도가 요구된다. 디렉터의 목적은 주 방향에서 오는 유용한 신호를 강화하는 것이고, 반사경은 반사된 신호 및 기타 간섭 신호를 약화시키는 것입니다. 구조적으로 안테나 요소는 필요한 기계적 강도를 갖는 금속 또는 유전체 트래버스에 장착됩니다. 금속 트래버스를 사용하면 요소의 길이가 트래버스 가로 크기의 절반만큼 늘어납니다. 안테나의 크기를 계산하려면 복잡한 공식이나 기성 컴퓨터 프로그램이 사용됩니다. 이 프로그램 중 하나는 저자가 개발했으며 Radio 잡지 웹사이트에 있습니다. 안테나를 제조할 때 요소의 정확한 치수, 요소 사이의 거리 및 안테나의 대칭을 유지하는 데 특별한 주의를 기울여야 합니다. 감소 케이블은 "U-elbow" 정합 장치(그림 4 참조)를 통해 Pistolkors 진동기의 A 지점과 B 지점에 연결됩니다. 광대역 안테나는 주파수가 크게 다른 TV 신호를 수신하도록 설계되었습니다. 재조정 없이 잘 작동하며 때로는 MV 또는 UHF 범위와 심지어 모든 MV 및 UHF TV 채널을 완전히 커버합니다. 이러한 광대역 안테나 중 가장 간단한 안테나에는 스파이더 안테나와 지그재그 안테나가 포함됩니다. 고서머 안테나의 디자인은 그림 11에 나와 있습니다. 2. 유사한 안테나가 [1,5]에 설명되어 있습니다. 이득은 73dB, 입력 임피던스는 XNUMXΩ입니다. 이 안테나는 넓은 작동 주파수 범위를 가지고 있습니다. 그러나 게인이 낮기 때문에 MV 범위로 사용이 제한됩니다. 안테나는 일반 안테나와 동일한 방식으로 방향이 지정됩니다.
안테나 요소는 최소 3mm 두께의 구리선 또는 황동 막대로 만들어집니다. 전선의 접합부에서는 안정적인 전기 접촉이 보장됩니다. 안테나 크기는 반파장 분할 진동기와 같이 가장 낮은 주파수 범위에 대해 선택됩니다. 개방 각도 a는 90°에서 120° 사이에서 선택됩니다. 안테나에는 일치하는 장치를 사용할 필요가 없습니다. 피더는 A 지점과 B 지점에 직접 연결됩니다. 지그재그 안테나는 UHF에 사용하면 크기가 작습니다. 그러나 [6]에 설명된 연구에 따르면 그림 9에 표시된 추가 요소를 설계에 사용하면 동작 주파수 대역을 더 낮은 주파수 영역으로 확장하는 것이 가능합니다. 점선으로 XNUMX. 이 경우 광대역 지그재그 안테나는 수신 신호의 가장 높은 주파수에 맞게 설계되었습니다. 매우 자주(특히 송신국에서 멀리 떨어진 지역에서) 하나의 안테나의 이득은 안정적인 수신에 충분하지 않습니다. 이 경우 안테나 증폭기나 안테나 어레이가 사용됩니다[4]. 더욱이, 모든 증폭기는 유용한 신호에 추가적인 잡음과 왜곡을 도입하고 다소 복잡한 측정 장비를 사용하여 주의 깊게 조정해야 하기 때문에 후자를 사용하는 것이 더 바람직합니다. 가장 단순한 3층 어레이는 동일한 유형의 안테나 XNUMX개로 구성되며, 활성 요소는 동일한 수직 평면에 위치합니다. 안테나는 작동 파장과 동일한 거리 H로 서로 떨어져(일반적으로 수직으로) 배치되어야 합니다. 이러한 어레이의 이득은 단일 안테나의 이득보다 약 XNUMXdB 더 높습니다. 그림 12과 같이 더블 데크 더블 로우(double-deck double-row)라고 불리는 6개의 안테나로 구성된 안테나 배열을 사용하면 더 나은 결과를 얻을 수 있습니다. XNUMX. 이 경우 단일 안테나에 비해 이득은 XNUMXdB로 증가합니다. 거리 H는 작동 파장과 동일하게 선택됩니다. 어레이는 종종 "파동 채널" 안테나로 구성되며 루프 안테나는 덜 자주 사용됩니다.
개별 어레이 안테나의 신호를 합산하기 위해 해당 케이블은 작동 파장의 절반에 해당하는 길이 T를 갖는 서로 다른 특성 임피던스를 갖는 동축 케이블 섹션으로 구성된 매칭 시스템을 통해 연결됩니다(단축 계수 고려). 두 개의 안테나 배열은 그림 50에 표시된 것처럼 특성 임피던스가 13Ω인 케이블 조각을 통해 하강 케이블에 연결됩니다. XNUMX.
특성 임피던스가 75Ω인 케이블을 사용하는 경우 그림 14에 따라 두 안테나를 연결하십시오. XNUMX.
75개의 안테나 배열의 경우 그림 15에 따라 케이블 RK-XNUMX를 사용하여 연결됩니다. XNUMX.
문학
저자: V.Portunov, Bryansk
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