루프 안테나의 Q 팩터 및 효율성. 계획, 설명

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소형 루프 안테나는 수년 동안 무선 아마추어의 관심 대상이었습니다. 최근에는 모터 구동 KPI를 사용하여 원격으로 조정되는 상용 안테나가 등장했습니다.

작은 (파장 X에 비해) 프레임의 품질 계수 Q가 높으므로 대역폭 2Δf \u0d f 0 / Q는 공진 주파수 f XNUMX의 몇 퍼센트에 불과하다는 것은 잘 알려져 있습니다. 프레임의 효율성(효율성)에 대한 범례이거나 완전히 부정확한 데이터입니다.

아마추어 라디오 조건에서는 루프 안테나를 만들고 원하는 주파수 f 0으로 조정하고 피더와 일치시키는 것이 쉽습니다. 대역폭 2Δf를 결정하는 것도 쉽습니다. 최소 Δf만큼 디튜닝하여 입력 저항 계수를 1,4배 증가시키면 됩니다. 그런 다음 피더의 SWR은 주파수 f 0에서 2,6에서 주파수 f 0 ± Δf에서 약 XNUMX으로 변경됩니다. 이 데이터는 물론 크기도 알려진 구성된 루프 안테나의 효율성을 평가하기에 충분하다는 것이 밝혀졌으며 효율성을 평가할 수있는 몇 가지 간단한 공식을 저자와 함께 도출해 봅시다. 누군가가 수학을 좋아하지 않는다면 그는 결론과 결과가 있는 기사의 끝을 간단히 볼 수 있습니다. 복잡하게 느껴지지 않았으면 좋겠어요(안녕하세요).

따라서 우리는 λ/2보다 눈에 띄게 작은 둘레 p = πD를 갖는 "원형" 프레임에 대해 이야기할 것입니다(그림 1). 루프의 인덕턴스는 튜닝 커패시터 C의 커패시턴스에 의해 보상되므로 안테나는 공진으로 튜닝되고 저항은 순전히 활성화되고 R∑ + Rn과 같습니다. 여기서 R∑는 방사 저항입니다. Rn은 손실 저항입니다. 이 경우 최대 진폭의 링 전류가 주변을 따라 거의 균일한 분포로 프레임에 설정됩니다. 케이블과의 조정은 그림과 같이 통신 루프, 페라이트 변압기 또는 감마 루프와 같은 다양한 방식으로 수행됩니다. 1.

루프 안테나의 Q 팩터 및 효율성

먼저 루프 안테나를 계산하는 데 유용한 안테나 이론에서 알려진 공식을 제공하겠습니다. 방사선 저항 R∑ = 20π2р4/λ4는 우리가 볼 수 있듯이 매우 작고 주변이 감소함에 따라 빠르게 감소합니다. 또한 효율성 = R∑/(R∑ + Rn)이므로 손실 저항을 작게 만들려고 합니다.

기존의 발진 회로와 마찬가지로 프레임의 품질 계수는 공진 주파수 X = 2πf 0L에서 활성 저항에 대한 유도 저항의 비율과 같습니다. Q = X/2(R∑ + Rn). 분모의 100는 송신기의 출력 임피던스 또는 프레임으로 변환된 수신기의 입력 임피던스를 고려하여 안테나의 활성 임피던스와 동일한(조건을 일치시킴으로써) 도입됩니다. 무손실 안테나(Rn = O, 효율 = 0%)의 경우 유용한 방사 손실이 남아 있기 때문에 품질 계수는 유한한 값입니다. Q2 = X / 0R∑. 효율성 = Q/QXNUMX임을 보여주는 것도 쉽습니다.

루프 인덕턴스를 계산하기 위해 수치 계수가 약간 다른 많은 공식이 문헌에 제안되었습니다(완전히 정확한 공식은 없습니다. 작은 효과를 고려하기 어렵기 때문입니다. 와이어의 최종 직경, 표면의 전류 분포, 표피 효과 등) d.). 저자는 가장 간단하고 정확한 공식인 L = μ0R ln(R/r)을 사용하는 것을 선호합니다. 여기서 μ0=4π10-7 H/m은 자기 상수입니다. R = D/2 및 r = d/2는 각각 프레임과 와이어의 반지름입니다. 여기의 모든 치수는 SI 단위 시스템에 있습니다. 인덕턴스는 모양 계수 β = ln(D/d)를 곱한 루프 직경 D에 정비례합니다. 그 값은 그래프에 표시됩니다 (그림 2)

유도 리액턴스 X = 2πf0L = πf0Lμ0Dβ를 계산하고 f0 = c/λ를 고려하여 주파수에서 파장으로 이동합니다. c = 1√μ0/e0(빛의 속도) 및 √μ0/e0 = 120π(여유 공간의 파동 임피던스):

품질 요소를 찾는 것이 남아 있습니다.

다른 소형 안테나(이 주제에 대한 저자의 이전 기사 참조)의 경우 품질 요소는 선형 치수의 큐브 또는 안테나의 근거리 장 부피에 반비례하는 것으로 나타났습니다. 공식을 단순화합시다. 오류가 3% 이하인 π ≈ 5이므로 최종적으로 다음과 같이 작성합니다.

Q0 = β(λ/p)3.

이것은 효율성이 100%인 루프 안테나의 품질 계수여야 합니다. 측정된 Q 값이 더 적으면(이론적으로 더 클 수 없음) 효율성 = Q / Q0입니다. 이제 무선 아마추어는 알려진 프레임 둘레에서 필요한 품질 계수 Q0를 계산하고 실제 품질 계수 Q를 측정하여 안테나의 효율성을 결정할 수 있습니다.

저자: Vladimir Polyakov(RA3AAE), 모스크바

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유리
안테나의 품질 요소와 같은 매개 변수는 없으며 안테나의 효율성을 계산하는 방법은 Goncharenko가 설명합니다. 그리고 안테나의 매개변수는 mmanna에서 볼 수 있습니다.

이고르
직경이 14m 2mm인 10MHz를 계산하려고 했습니다. Q0=210 으로 밝혀졌습니다. 내가 아는 한, 그러한 안테나의 경우 Q = 400 ... 1000 즉, 효율이 200%...500%가 될까요?

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