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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 지그재그 활성 UHF 안테나. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전
특히 불리한 조건에서 UHF 범위에서 텔레비전 신호를 수신하려면 안테나 증폭기, 즉 능동 안테나와 함께 우수한 안테나를 사용해야 합니다. 게시된 기사의 저자는 그러한 안테나를 구축한 경험에 대해 이야기합니다. UHF 범위에서 어려운 조건에서 신호를 수신하기 위한 효율적인 AFS(안테나 피더 시스템)의 사용은 관련성을 잃지 않았습니다. 이러한 파장의 상대적으로 짧은 길이 λ는 상대적으로 작은 치수로 매우 효율적인 안테나를 만들 수 있게 합니다. 서로 다른 안테나로 오랜 실험을 한 후 그림 1에 표시된 잘 알려진 지그재그 안테나[1]를 기본으로 했습니다. 180. 구조적으로 고전적인 형태의 안테나 시트는 두 개의 동일한 다이아몬드 모양 부분으로 구성되며 하나는 다른 하나에 대해 2 ° 회전됩니다. 따라서 이러한 안테나는 대칭입니다. 이 기능을 사용하면 예를 들어 플레이트 증폭기(PAH) SWA 등과 같이 균형 입력 및 고이득 안테나 증폭기(AU)를 사용할 수 있습니다[3, XNUMX].
지그재그 안테나의 이득은 l/λ 비율에 따라 달라지며 입력 임피던스는 l/d 및 l/λ 비율에 따라 달라집니다. 최대 이득은 길이 l = 0,375λ에서 달성되지만 와이어 직경에 따라 크게 달라집니다. l = 0,25λ에서 이득은 물론 적지만 와이어 직경에 대한 의존도도 감소합니다. 각도 α가 변경되면 캔버스의 치수가 변경됩니다. 따라서 α = 90°이면 SH = 2√2l = 2,83리터; SE = l√2= 1,41l, α = 120°이면 SH = 2l; 남동 = 1,73l. 이는 복잡한 API를 생성할 때 고려해야 합니다(자세한 내용은 나중에 설명). 예를 들어 29번째 채널에 대한 안테나 웹의 주요 치수는 표에 요약되어 있습니다. 1. 와이어 직경이 감소하고 웹 둘레가 증가하면 게인이 증가한다는 점도 염두에 두어야 합니다. 또한 더 얇은 와이어를 선택하면 안테나의 바람이 줄어 듭니다. 안테나 설계마다 입력 임피던스가 다릅니다(표 1). 따라서 웹의 대칭 입력을 입력 임피던스가 300옴인 AU의 대칭 입력과 일치시키기 위해서는 다른 방법이 필요합니다. 그들은 그림에 나와 있습니다. 2 [4].
웹의 입력 저항이 300옴인 경우 AU는 물론 a-a 지점에 직접 연결할 수 있습니다. 그러나 안테나의 이득과 지향성 작용을 높이기 위해 캔버스는 일반적으로 반사경과 함께 사용됩니다(아래에서 설명함). 따라서 반사경 뒤에 AC를 설치하여 그림과 같이 파동 임피던스가 300옴인 대칭선으로 캔버스에 연결하는 것이 좋습니다. 2,a - 그림의 가공선의 경우. 2,6 - CATV 케이블 또는 그림. 2, c - 케이블 RK-150용. 후자의 경우 두 케이블 세그먼트의 브레이드가 끝에서 서로 납땜됩니다. 모든 경우에 라인 K의 단축 계수를 고려해야합니다. 가공선의 경우 (그림 2, a) - K = 0,975, CATV의 경우 (그림 2,6) - K = 0,8, a PK-150 케이블(그림 .2, c) - K = 0,75 ... 0,86, 케이블 유형에 따라 다름. (저자에 따르면) 입력 임피던스가 75옴인 캔버스를 사용하는 것이 가장 편리합니다. 이 경우 그림과 같이 150ohm의 파동 임피던스를 가진 라인의 2/75 파장 정합 변압기를 정합에 사용할 수 있습니다. 0,25, d. 길이가 0,65789λKn(n은 홀수)인 RK-XNUMX 케이블 XNUMX개로 구성됩니다. K 계수는 폴리에틸렌 절연 케이블의 경우 XNUMX입니다. 변압기의 치수는 끝에 납땜된 브레이드에 의해 제공됩니다. 변압기 계산 공식은 다음과 같습니다. Ztr = √진 조우트, 그래서 밝혀졌다 Ztr = √75 300 = 150옴. 그림에 표시된 개방 매칭 루프. 2, e 및 2/300 파장 변압기 (그림 4, f)를 사용하면 2 옴 미만의 입력 임피던스로 AU와 안테나를 일치시킬 수 있습니다. 루프 제작을 위해 [300]의 그래프가 사용됩니다. 루프 계산을 위한 대략적인 계수와 XNUMX/XNUMX 파장 변압기의 매개변수가 표에 나와 있습니다. XNUMX. 루프의 주요 요구 사항은 Zl = Zsh = XNUMX Ohm입니다. 루프와 연결선의 크기는 A = B + C 비율로 관련됩니다.
무화과에. 2, e는 Rin = 100 Ohm인 웹을 Rin = 300 Ohm, B = 0,13λK, C = 0,09λK인 AC에 연결하는 방법을 보여줍니다. 연결에는 CATV 밸런스 케이블(SLX-300) 또는 특성 임피던스가 300옴인 가공선을 사용하십시오. 두 번째 경우 비율(D/d) = 6,11입니다. 직경 3,569mm의 와이어를 사용하는 경우 와이어 축 사이의 거리는 D = 21,8mm입니다. 라인을 따라 와이어 사이에 고정된 거리를 유지하기 위해 환경(PTFE, 폴리에틸렌, 유기 유리)에 노출될 때 특성이 저하되지 않는 고품질 절연 재료로 만들어진 여러 개의 교차 버팀대가 배치됩니다. 케이블을 in-in 지점으로 이동하여 C의 크기를 변경하면 TV 화면에서 더 선명한 이미지를 얻을 수 있습니다. 그림과 같이 직경이 10mm 이상인 튜브로 2/XNUMX 파장 변압기를 만들 수 있습니다. XNUMX, 전자. 직경이 작을수록 튜브 사이의 간격이 매우 작아 변압기 제조가 어려워집니다. 29번째 채널에 대한 캔버스 계산의 예를 들어 보겠습니다. Fout = 535,25MHz에서 λout = 300/Fout = 000mm임을 알 수 있습니다. Rin = 560,48 옴 및 α = 75°인 경우 다이아몬드 모양 부품의 측면 크기(표 90 참조)는 l = 1λ = 0,29 mm, α(l/d) = 162,5...32와 같습니다. . 따라서 웹 와이어의 직경은 75...2,1mm입니다. 구리 또는 두랄루민으로 만든 너비 5,1d, 즉 2 ~ 4,2mm의 스트립을 사용할 수 있습니다.
이후의 모든 그림에서 치수는 29번째 채널에 대해 제공됩니다. 다른 채널에 대한 재계산은 어렵지 않습니다. 29번째 채널의 주파수 대 결정되는 채널의 주파수 비율을 알면 알려진 차원에 이 비율을 곱합니다. 물론 안테나 웹은 다이아몬드 모양의 부품 외에 다른 모양, 예를 들어 그림 3과 같이 단단한 금속 섹터가 있는 지그재그 링일 수도 있습니다. 삼.
각도 β에 따라 웹의 입력 임피던스가 다릅니다. 예를 들어, β = 90°에서는 Rin = 100Ω이고 β = 140°에서는 Rin = 75Ω입니다. 이것은 또한 캔버스를 AU와 일치시키는 다양한 방법을 결정합니다. 따라서 β = 90°의 캔버스는 더 광대역이며 그림 2에 따라 플룸과 일치합니다. 140, e. β = 2°에서 그림에 따라 XNUMX/XNUMX 파장 정합 변압기를 사용해야 하기 때문에 안테나는 더 협대역이 됩니다. XNUMX, 미스터 이러한 캔버스의 제조에는 두께 0,3mm의 황동판이 사용됩니다. 캔버스의 바람을 줄이기 위해 직경 15mm의 구멍 20~5개를 영역 전체에 균일하게 분포시켜 각 섹터에 뚫습니다. 그림에 따른 일치를 위한 루프 치수. 2, d는 다음과 같습니다: H=60mm, C=40mm, KATV 케이블의 세그먼트는 길이가 224n mm일 수 있습니다. 여기서 n=1,2,3 ... . 75, d는 2n mm의 길이를 가질 수 있으며 여기서 n = 92,18.... 테이블에 따르면 1, 재료의 가용성 또는 기타 특성에 따라 제공되는 25개의 캔버스 중에서 원하는 캔버스를 선택할 수 있습니다. 안테나 웹(반사판 없음)의 지향성 패턴은 "3" 유형의 7엽이므로 모든 경우에 반사판을 사용하는 것이 바람직하고 효과적입니다. 웹과 유사한 반사경 디자인으로 약 5dB. 그러나 안테나 이득을 약 10dB 정도 높이는 보다 효율적인 방법은 반사판이나 미세 메쉬 그리드를 설치하는 것입니다. 그레이팅/망은 용접되어야 하며 부식 방지 코팅이 되어 있어야 합니다. 그리드/그리드의 치수는 웹의 수직(Sn) 및 수평(SE) 치수보다 XNUMX~XNUMX% 커야 합니다. 격자/그리드는 수신된 채널(100-50)에 따라 웹 뒤 h=21...69mm 거리에 배치됩니다. h의 값은 웹의 입력 저항에 영향을 미치며 전체 AFS의 정합을 향상시키는 추가적인 방법으로 작용할 수 있습니다. 스레드 스터드에 그레이팅을 배치할 때 h를 변경하면 TV 화면에서 노이즈("눈")가 가장 낮은 보다 선명한 이미지를 얻을 수 있습니다. 반사경 어레이/그리드를 사용하면 안테나의 방사 패턴이 변경되어 좁은 단일 로브로 변합니다. 결과적으로 반사경의 수신이 크게 약해져 APS의 잡음 내성이 증가합니다. 두 개 이상의 캔버스(동위상 격자)의 동위상 포함을 사용하여 안테나의 지향성 동작 및 이득을 훨씬 더 크게 증가시킬 수 있습니다. 이를 통해 상당한 거리와 어려운 조건에서 전송을 수신할 수 있습니다. 이러한 안테나는 한 평면에서 수평 및 수직으로 간격을 두고 병렬로 연결된 여러 개의 캔버스입니다. 그림의 예를 들어. 그림 4는 입력 임피던스가 150옴인 두 캔버스의 동위상 연결을 수직으로 이격한 모습을 보여줍니다. 그림에 표시된 캔버스는 각도 β = 0 인 지그재그 링 안테나 또는 일종의 링 안테나의 변형으로 간주 될 수 있습니다. 안테나는 와이어 직경이 1,5mm에 불과한 UHF 범위에서 잘 작동합니다.
이러한 안테나를 AU와 일치시키는 방법은 다를 수 있습니다. 그래서 그림에서. 그림 4는 0,7λ의 최적 수직 거리에 위치한 두 개의 캔버스에서 전환하는 옵션을 보여주며, 전원 라인은 하단 캔버스(바닥)에 연결되어 있습니다. 층간 통신을 위해 λK 길이의 75선식 선로를 사용하였다. 라인은 케이블 RK-0,65789(K=150) 두 조각으로 구성됩니다. 그것은 대칭적이며 XNUMX옴의 파동 임피던스를 가지고 있어 캔버스와 잘 일치합니다. 두 개의 동일한 캔버스를 병렬로 연결한 결과 a-a1 지점에서 전체 APS의 입력 임피던스는 75옴과 같습니다. AU와의 조정은 그림에 따라 2/75 파장 정합 변압기에 의해 이루어집니다. XNUMX, 도시 두 조각의 케이블 RK-XNUMX로 구성됩니다. 그러나 (저자에 따르면) 더 바람직한 것은 중앙 전원 공급 장치라는 또 다른 옵션입니다. 대역폭이 더 넓습니다. 또한 캔버스는 중앙 사이에 (0,7 ... 0,75) X만큼 수직 및 수평으로 간격을 둘 수 있습니다. 시트를 중앙 공급 장치와 결합하기 위해 직렬로 연결된 두 개의 대칭 라인이 그림에 따라 시트 사이에 연결됩니다. 2, 길이 0.5XK(끝의 납땜 브레이드를 따라 184,4mm)이지만 RK-75 케이블 조각으로 형성됩니다. 이 경우 - in의 중심점에서 안테나의 입력 임피던스는 75ohm입니다. 그림과 같이 동일한 4/XNUMX 파장 정합 변압기가 연결됩니다. XNUMX. 마찬가지로, 그림에 따른 캔버스. 각도 α = 1°인 120. 이러한 캔버스를 각도 α = 90°로 사용하는 경우 수평으로 펼치는 것이 좋습니다. 그림에 따라 1개의 동일한 캔버스의 동위상 포함. 5 중앙 전원이 그림에 나와 있습니다. 100. 격자에는 반사 메쉬가 장착되어 있습니다. 각 웹의 입력 임피던스는 약 1,2옴이며 와이어 직경에 거의 영향을 받지 않습니다. 테스트를 위해 직경이 117 [(l / d) \u2,76d 51] 및 100 [(l / d) \u1d 120] mm 인 와이어가 사용되었습니다. 연결 라인 λK의 치수는 Rin = 3 옴인 다른 웹이 사용되는 경우 동일하게 유지됩니다(그림 90에 따르면 α = XNUMX° 또는 그림 XNUMX에 따라 β = XNUMX°).
캔버스는 λK와 동일한 길이(납땜 브레이드를 따라)인 RK-100 케이블 조각으로 형성된 50옴의 파동 임피던스를 가진 대칭 선으로 병렬로 연결됩니다(이 조건은 필수입니다!). in - in 지점에서 안테나의 총 입력 임피던스는 33,3ohm입니다. AU와의 조정은 50mm 길이의 RK-2 케이블 세그먼트(그림 277, d에 따름)의 XNUMX/XNUMX 파장 변압기에 의해 제공됩니다. 모든 캔버스는 5mm 두께의 유기 유리 막대에 고정되어 있습니다. 바는 지점 0에서 18개의 나사 스터드로 반사경과 마스트에 고정됩니다. 반사경 그리드(치수 18x105mm의 셀)는 h = 15mm 거리에서 안테나 웹에서 제거되며 ±XNUMXmm 변경됩니다. 위에서 언급했듯이 AU는 마스트의 반사경 뒤에 설치되고 c-c 지점에서 캔버스에 연결됩니다. AU의 전원 공급 장치(PSU)는 그림과 같이 TV 옆이나 뒷벽에 배치됩니다. 6.
그림에 따라 연결된 디커플링 장치(ID)를 통해 RK-12 드롭 케이블을 통해 전원 공급 장치에서 75V의 정전압이 공급됩니다. 7. RU는 초크 L1과 커패시터 C2로 구성됩니다.
일반적으로 SWA, GPS 등 유형의 PAH는 회로 솔루션이 다른 저전력 전원 공급 장치에 의해 전원이 공급되지만 대부분 부하의 단락으로부터 보호되지 않습니다. 그리고 그러한 보호가 필요합니다. 또한 예를 들어 두 개의 안테나와 같이 서로 다른 방향에서 텔레비전 신호가 수신되는 경우 TV 입력의 안테나에서 케이블을 전환하면 여러 가지 불편이 발생하고 커넥터가 빨리 마모됩니다. 따라서 자동 전환을 제공하는 것이 바람직합니다. 이러한 단점을 없애기 위해 다양한 BP AU가 개발되었습니다. 자동 안테나 전환을 위해 릴레이를 사용하는 PSU 옵션 중 하나의 개략도가 그림 8에 나와 있습니다. 1. 강력한 UHF 신호 수신은 XW2 소켓에 연결된 AU가 없는 A2 안테나에 의해 제공되며 이 경우 PSU가 꺼집니다. 약한 신호를 수신하기 위해 안테나 A3(XWXNUMX)가 AU에 연결되며 이는 PSU가 켜질 때 발생합니다.
SB1 버튼을 누르면 PSU가 켜집니다. 이 경우 릴레이 K1이 활성화되고 접점 K1.1이 SB1 버튼을 차단하여 PSU가 켜진 상태를 유지합니다. 접점 K1.2는 A1 안테나를 끄고 A2 안테나를 TV에 연결합니다. HL2 LED로 표시되는 정류된 전압은 PSU 출력에서 AU로 전달됩니다. AC 또는 피더에서 단락이 발생하면 PSU 출력의 전압과 계전기의 K1 권선을 통과하는 전류가 떨어집니다. 릴레이는 접점 K1.1을 해제하여 PSU를 끕니다. HL2 LED와 HL1 램프가 꺼집니다. 저항 R1은 12V의 안정화된 전압에서 릴레이가 권선을 통해 최소 전류로 명확하게 작동하도록 선택됩니다. 릴레이는 예를 들어 RES47(여권 RF4.500.409)일 수 있습니다. HL1 램프(6,3V x 0,28A)는 전원 공급 장치가 네트워크를 통해 켜져 있음을 나타내며 동시에 T1 변압기의 기본 회로에서 퓨즈 역할을 합니다. 변압기 - 권선 II - 9 ... 11 V에 전압이 있는 모든 것. 초크 L1 - 또한 DM-0,6과 같은 모든 것. KR142EN8B 칩은 최대 1,5A의 전류를 제공하고 과전류 보호 기능이 있습니다. 그러나 PSU는 0,1A 이하를 소비하므로 덜 강력한 칩(예: 78L12)을 사용할 수 있습니다. UHF 범위에서 신호를 수신하기 위해 저널에서 여러 AU가 고려됩니다(예: [5]). 그들 모두는 75옴의 입력 임피던스를 가지고 있습니다. 균형 입력이 있는 설명된 안테나와 함께 사용할 수도 있습니다. 이렇게하려면 잘 알려진 매칭 밸런싱 장치 (SSU)를 페라이트 링에 사용해야합니다. 이 장치는 Fig. 9, a. 그러나 그림에 따라 U-루프 형태로 SSU를 설치할 수 있습니다. 9b. AU로 가는 케이블은 짧아야 하며 0.5λK 길이가 바람직합니다.
안테나 설치 위치를 선택할 때 드롭 케이블이 추가될 때마다 UHF 범위의 신호가 0,16 ~ 0,4dB 감쇠된다는 사실을 기억해야 합니다. 케이블이 얇을수록 손실이 커집니다. APS의 최종 설치 시 새 케이블을 설치하는 것이 바람직합니다. 그 이유는 수명이 다할 때(12년으로 정의됨) 감쇠 계수가 30~60% 증가하기 때문입니다. 중심 도체의 직경이 더 큰 주파수가 더 높은 케이블을 선택하는 것이 좋습니다. 납땜 지점에서 안정적인 방수를 보장하는 것도 필요합니다. 문학
저자: Yu.Filichev, 빌뉴스, 리투아니아
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