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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 안테나 작동에 대한 금속 트래버스의 영향. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전
제안된 기사에서 저자는 반파 진동기에 대한 금속 안테나 트래버스의 영향에 관한 아마추어 무선 문헌에서 사용할 수 있는 권장 사항을 명확히 하려고 했습니다. 그 결과 "바이브레이터-트래버스" 치수의 비율, 작동 주파수 및 트래버스 끝에서 에이브레이터까지의 거리에 따라 실제 사용에 적합한 진동기의 길이에 대한 보정 값을 얻었습니다. , 고정의 세 가지 주요 방법. 진동기 안테나의 요소가 고정되는 금속 베어링 트래버스는 안테나의 근거리 장에 위치하며 그 매개 변수에 상당한 영향을 미칠 수 있습니다. 특히, 이러한 영향을 고려하지 않고 계산된 "웨이브 채널" 안테나의 모든 요소의 치수는 보정이 필요합니다. 저자가 사용할 수 있는 문헌에서 이 효과에 대한 자세한 분석, 이를 고려하는 방법 또는 효과적이고 노동 집약적인 수정 방법을 찾지 못했습니다. 안테나에 대한 설명에는 기껏해야 특정 직경의 금속 트래버스에 장착하기 위한 치수가 주어진다는 표시가 있습니다[1]. 또는 432MHz 대역에서 바이브레이터를 지지 구조는 안테나의 특성에 큰 영향을 미칩니다[2]. [3]에서는 금속 트래버스가 있을 때 진동기를 0,5~1% 늘리는 것이 권장되며 [4]에서는 트래버스 직경의 2/3만큼 진동기의 계산된 길이. 책 [5]에서 리플렉터와 마지막 디렉터의 경우 "2/3" 조건은 트래버스의 해당 끝이 트래버스 직경의 6개 이상 돌출된 경우에만 유효하다는 점에 주목합니다. K. Rothammel과 A. Krishke [2]의 책 러시아어 번역에서 경험적 규칙 "3/6"의 근사치와 한계가 언급되고 요소 고정 방법과 두께의 영향 트래버스 단면의 모양이 표시됩니다. 같은 장소에서 DL7WU [8, 145]의 작업을 참조하여 432MHz 및 XNUMXMHz 대역에서 "웨이브 채널" 안테나의 수동 요소 길이에 대한 간단한 수정 테이블이 제공됩니다. 방법론 및 모델 반파장 진동자의 공진 길이에 대한 전도성 횡단의 영향은 손실을 고려하지 않고 와이어 및 플레이트의 방사 및 산란 구조를 분석하는 데 사용되는 WIPL 프로그램 [9]을 사용하여 전기 역학 시뮬레이션을 통해 연구되었습니다. 원형 진동기를 육각형 트래버스에 대칭적으로 고정하는 세 가지 일반적인 방법이 모델링되었습니다(그림 1). 1 - 진동기가 트래버스에서 분리되고 축이 교차합니다. 2 - 진동기가 트래버스에 연결되고 (전기 접촉이 양호함-용접) 진동기와 트래버스의 축이 교차합니다.
또한 트래버스에는 진동기가 하나만 있고 트래버스 외에는 공진 길이에 영향을 미치지 않는다고 믿었습니다. 다중 요소 안테나에서 비공진 진동자의 영향과 길이 보정은 아래에서 설명합니다. 주어진 주파수에서 대칭 여기를 갖는 주어진 직경의 반파 진동기의 정확한 공진 길이는 조건 X=0에 의해 결정되었으며, 여기서 X는 진동기의 복소 입력 저항 Z=R+jX의 허수부입니다. 먼저 (트래버스가 없는) 자유 공간에서의 공진 길이 Lo를 결정한 다음, 마찬가지로 주어진 트래버스에 요소를 고정하는 주어진 조건에서 공진 길이 L을 결정했습니다. 필요한 보정 값은 l=L-Lo 또는 σ=(l/Lo)·100%로 백분율로 계산되었습니다. 트래버스에 요소를 고정하는 방법의 공진 길이(1, 2. 3), 원형 단면의 등가 트래버스의 직경 b, 진동기가 있을 때 트래버스의 돌출 끝단 길이 t에 미치는 영향 끝에 부착된 진동기의 직경 d와 길이(파장 X를 결정하는 주파수 f를 통해 간접적으로), 격리된 진동기와 트래버스 사이의 간격 s의 영향. 테이블에서. 표 1은 상대 시뮬레이션 매개변수의 간격을 보여주며, 그 결과는 경험적으로 계산된 비율을 얻기 위해 추가로 사용됩니다. 바이브레이터 장착 방법 3의 육각 트래버스의 경우 크기 b=1,09D. 트래버스의 "작동 길이", 즉 트래버스 끝에서 진동기까지의 거리, 실질적으로 보정 값의 변화로 이어지지 않는 증가는 시뮬레이션 결과를 사용하여 추정할 수 있습니다. 그림에 나와 있습니다. 2. WIPL 프로그램의 한계를 고려하여 150 ... 1200 MHz의 주파수 범위와 7,4 ... 29,6 mm의 전체 트래버스 직경 범위에서 모델링하는 경우 유효 길이 t1은 92와 같습니다. mm.
시뮬레이션 결과 무화과에. 그림 2 - 4는 시뮬레이션 매개변수에 대한 보정 의존성의 특성을 보여주는 선택적 플롯을 보여줍니다. 몇 가지 일반적인 규칙에 주목해 봅시다. 모든 고정 방법을 사용하여 두께가 진동기의 두께보다 큰 금속 트래버스가 있으면 진동기의 눈에 띄는 전기적 단축, 즉 공진 주파수가 증가합니다. 이전 주파수에서 공진 길이를 복원하려면 계산된 진동기 길이를 단축량 l 만큼 늘려야 합니다. 분석 결과 이 효과는 트래버스의 횡방향 전류 때문인 것으로 나타났습니다. 따라서 충분히 큰 와이어 직경이 지정되더라도 도체의 종방향 전류만 고려되는 얇은 도체용 프로그램(MININEC, ELNEC, MMANA)을 사용한 트래버스 시뮬레이션으로는 감지할 수 없습니다. 무화과에서. 2 바이브레이터가 길수록 보정값 l이 작아집니다. 600 및 1200MHz의 주파수에서 트래버스의 공진 효과는 미미하지만 눈에 띕니다. 트래버스의 영향은 방법 3에 따라 이루어진 연결에서 가장 두드러지며 전기적 접촉 없이 진동자를 장착할 때 방법 1의 간격 s의 크기에 크게 의존하며 간격의 크기에는 거의 의존하지 않습니다. (합리적인 한계 내에서) 장착 옵션 2. 트래버스의 주어진 두께에 대한 보정 값은 진동기의 두께에 따라 다릅니다(그림 3). 접점 유형 3과의 연결의 경우 진동기의 직경이 증가함에 따라 유형 2의 연결에 대해 눈에 띄게 감소합니다. 반대로 접촉이 없으면 증가하고 방법 1에서는 이러한 의존성이 매우 작고 제로 클리어런스에서 거의 없습니다. 주파수의 영향은 1,5 ... 2 MHz 범위에서 주파수가 100 ... 1200 배 증가함에 따라 l 값이 완만하게 증가합니다.
트래버스의 두께(직경)는 보정 값에 가장 큰 영향을 미칩니다(그림 4). 따라서 주파수 800MHz, 진동기 직경 2mm(트래버스가 없는 공진 길이 176,2mm) 및 트래버스 직경 b = 14,8mm에서 보정은 9,74mm였습니다(그런데 이 경우 가까운 세 번째 유형의 연결이 있는 진동기의 길이를 수정하기 위한 권장 사항으로 문헌에 인용된 2b/3 값으로). b가 3배 증가하면 I가 2,47배 증가하고 2,59배 감소하여 l이 XNUMX배 감소합니다.
진동기의 부착 위치가 트래버스 끝에서 제거될 때 보정의 상당한 증가는 트래버스의 직경 3 ... 5까지의 거리까지 결정되며(그림 4), 진동기가 다음에 장착된 경우 트래버스의 맨 끝(t = 0)이면 l 값은 최대값의 약 60..70%가 될 수 있습니다. 무화과에. 5는 직사각형 및 정사각형 횡단면이 있는 여러 모델의 스케치를 보여줍니다.
그림의 모델에서 도 5a에서, 세 번째 방법(b = 1mm)과 동등한 동일한 원형 단면 직경을 갖는 육각 트래버스에서 유사한 고정 방법(3)과 비교하기 위해 보정 계산이 수행됩니다. 이 비교는 그림 14,8에 나와 있습니다. 6, 이 경우 진동자가 정사각형 트래버스의 면 중 하나와 평행할 때 이러한 트래버스의 영향이 눈에 띄게 강해집니다. 방법 3(그림 5, d)에 따라 고정된 사각형 트래버스에 해당하는 원형 트래버스의 직경은 b = 1.14D로 간주됩니다.
실용적인 응용 프로그램 트래버스에 진동기를 부착하는 다양한 방법에 대한 모델링 결과를 기반으로 필요한 수정 값을 초기 데이터(치수 및 주파수)와 관련시키는 경험적 표현을 얻었습니다. 이러한 종속성을 찾기 위해 다중 회귀 절차가 사용되었습니다(Stat-graphtcs 및 v.2.1 [10]). 수식에 따른 보정 l/b의 상대값을 계산할 때 제곱 평균 오차는 체결 방법 0,0115의 경우 1, 체결 방법 0,00758의 경우 2, 방법 0,0132의 경우 3입니다. 계산 공식은 매우 번거롭고 제공되지 않습니다. 여기. 얻은 공식에 따라 계산 프로그램이 작성되었습니다. 프로그램 텍스트: Turbo-Basic의 러시아어 boom_r.bas 및 영어 boom_e.bas와 각각 실행 파일인 boom_r.exe 및 boom_e.exe를 다운로드할 수 있습니다. 따라서. 데이터 입력은 표에 따른 제한 사항이 있는 대화 모드에서 이루어집니다. 1. 프로그램이 상대적인 크기로 작동하기 때문에 계산을 위한 주파수 범위는 시뮬레이션 범위에 의해 제한되지 않습니다.
테이블에서. 그림 2는 알 수 없는 요소 직경 d에 대해 DL3WU [432]에서 얻은 6MHz 주파수에 대한 보정 값(마운팅 방법 8)을 비교하고 d의 세 가지 값에 대해 프로그램을 사용하여 계산한 것을 보여줍니다.
비공진 진동기 얻은 결과는 "파동 채널" 안테나의 비공진 수동 진동기의 길이를 수정하는 데에도 사용할 수 있습니다. 이렇게 하려면 먼저 동일한 조건에서 공진 진동기에 대한 보정의 상대 값 20을 계산해야 합니다. 붐 프로그램은 절대 보정 l(밀리미터)을 상대 σ(백분율)로 변환합니다. 그런 다음 상대 보정 l의 동일한 값이 수동 진동자의 계산된(횡단의 영향 제외) 길이에 적용되고 결과적으로 보정의 절대 값이 얻어집니다. 예를 들어, 50MHz 주파수에서 직경 3060mm인 반사경의 계산된 길이는 80mm입니다. 트래버스 직경 b=140mm, t=3mm, 고정 유형 1 또는 유형 20, 여유 공간 s=32,74mm. 붐 프로그램에 따른 계산은 체결 유형 1,15의 경우 l=3mm(σ=8,44%), 유형 0,3의 경우 l=1mm(σ=1,15%)입니다. 따라서 첫 번째 경우 반사경이 필요합니다. 예상 길이의 3060%, 즉 0,0115-35,2 = 0,3mm, 두 번째로 예상 길이의 3060%, 즉 0,003 9,18 = XNUMXmm로 늘립니다. 최대 ±3°의 위상 편이 오차가 있는 이 기술은 공진 진동자와 길이가 ±10% 이하 차이가 나는 진동자에 적용할 수 있습니다. 보정하지 않은 트래버스의 영향으로 이 경우 최대 ±15°의 위상 편차가 발생할 수 있습니다. 다른 진동기의 영향도 MININEC 등과 같은 간단한 와이어 안테나 시뮬레이터를 사용하여 쉽게 고려할 수 있습니다. 이 기술의 적합성은 특히 원격 셀룰러 가입자를 위한 11 ~ 820MHz 범위의 고정 875요소 "웨이브 채널" 안테나 개발에서 실제로 테스트되었습니다. 모든 요소의 계산된 길이(d = 5,6mm)는 트래버스의 돌출 끝 길이가 최소 2,3mm인 방법 15에 따라 직경 2mm의 알루미늄 트래버스에 설치하는 경우 60% 증가했습니다. 단, 요소(리플렉터 또는 최종 디렉터)가 트래버스 끝에서 10mm 거리에 설치되는 경우 길이는 1.5%만 늘려야 합니다. 얻은 결과가 라디오 아마추어뿐만 아니라 텔레비전, 라디오 통신 및 기타 응용 프로그램용 진동기 안테나의 개발자 및 설계자에게 유용할 수 있기를 바랍니다. 질문, 피드백, 제안, 의견, 비평은 감사하게 받겠습니다: . 저자는 V. V. Krylov와 I. P. Kovalev에게 귀중한 조언과 논평을 해주셔서 감사합니다. 문학
저자: A. Grechikhin(UA3TZ), N. Seleznev, 니즈니 노브고로드
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