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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 수직 상단 피드. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전
이 기사에서는 상단 피드가 있는 다중 대역 수직 안테나의 생성 원리와 실제 설계에 대해 설명합니다. 그들은 현장이나 원정 조건에서 작업하기에 특히 편리하지만 그럼에도 불구하고 작은 공간을 차지하고 좋은 매개 변수를 제공하는 가정 "판잣집"에서 사용할 수 있습니다. 간단하고 효과적인 다중 대역 안테나를 만드는 문제는 거의 모든 단파 사용자의 관심사입니다. 대부분의 경우 수직 안테나의 설계에 주의를 기울입니다. 수직 안테나는 공간을 거의 차지하지 않고 설치가 더 쉽고 DX 통신을 위한 최적의 방사 패턴(DN)을 갖기 때문입니다. 수평선과 방위각 방향의 부재로 모든 방향에서 특파원과 무선 통신이 가능합니다. 아래에서 공급되는 잘 알려진 수많은 수직 설계는 고주파수 범위에서 마스트의 전체 높이를 비효율적으로 사용하는 것과 관련된 단점과 장벽 회로(사다리) 또는 상당한 높이에 위치한 기타 장치를 설정하는 데 어려움을 겪고 있으며, 사실 안테나를 다중 대역 안테나로 바꾸는 것입니다. 기사의 첫 번째 부분에서는 수직 방사 도체를 따라 전원 포인트를 위로 이동시킬 때 어떤 이점과 편리함이 나타나는지 고려할 것입니다. 간결함을 위해 설명된 안테나 GDP를 상단 피드의 수직이라고 부릅시다. GDP 설계 다른 안테나와 마찬가지로 수직 방사 도체를 따라 상단에 XNUMX이 있는 정재파가 설치되므로 피드 포인트를 상단 자체 근처에 배치할 수 없습니다. 입력 임피던스가 너무 큽니다. 피드 포인트를 위에서 아래로 이동하면 전류가 이미 상당하고 전압이 상단보다 낮아 입력 저항(전압 대 전류의 비율과 같음)이 감소하는 위치에 도달합니다. 파워 포인트에서 동축 급전선의 중심 도체를 수직의 윗부분에 붙이고 브레이드는 ... 어디에도 붙이지 말자. 그런 다음 전류는 브레이드의 외부 표면을 따라 수직의 상단과 같은 방향으로 파워 포인트에서 흐릅니다. 이 개념은 기사 [1]의 세 번째 부분에서 그림을 참조하여 제시됩니다. 19. 거기에서 브레이드의 전류는 DN을 개선하는 데 사용되도록 제안되었습니다. 이러한 권장 사항에 따라 브레이드 부분의 전류를 주요 방사 전류로 만들 것입니다. 피더 브레이드의 외부 및 내부의 전류는 도체의 부피에서 스킨 레이어의 두께가 매우 얇기 때문에 서로 관련이 없으며 상단에서만 서로 동일합니다. 브레이드 절단. 무화과. 도 1에서, a는 투영된 수직을 개략적으로 나타내고, 도 1에서는 도식이다. 3b - 현재 분포. 공급 지점 A는 원으로 표시됩니다(MMANA 프로그램의 그래픽). 여기에서 중앙 도체는 10m 길이의 상단에 연결되고 브레이드는 자유롭게 남습니다. 정현파 전류 분포는 수직 상단과 브레이드 모두에 유지됩니다. 지점 B에서 1m 범위의 안테나 진동기 상단에서 반파 거리에 전류 노드가 형성됩니다 (그림 XNUMX, b의 가장 왼쪽 전류 분포 그래프 참조). 여기에 브레이드 아래로 전류가 더 이상 흐르지 않도록 차단 회로를 배치해야 합니다.
윤곽선은 후자의 무결성을 침해하지 않고 케이블 베이 형태로 만드는 것이 가장 쉽습니다 [2, 3]. 우리는 이미 10미터 범위의 수직 안테나를 가지고 있습니다. 그 디자인은 그림 2에 나와 있습니다. XNUMX, 가. 안테나는 전체를 동축 케이블로 만들 수 있으며, 상부 케이블 부분의 브레이드만 상부에 사용합니다. 내부 도체를 연결할지 여부는 중요하지 않으며 전류는 여전히 브레이드를 통해서만 흐릅니다. 그들은 안테나를 나뭇가지 등의 유전체 가이(두꺼운 낚싯줄)에 걸고 중앙 도체가 전체 피더 및 "발룬". 또 다른 옵션은 안테나를 얇고 건조한 가문비나무 또는 소나무 기둥(축축한 목재는 눈에 띄는 손실을 초래함) 또는 유리 섬유 막대에 부착하는 것입니다. 이 경우 금속 튜브의 윗부분을 만드는 것이 좋습니다. 윤곽선으로 돌아 갑시다. 케이블 베이는 상당한 인덕턴스 L을 가지며 동시에 개별 턴 사이의 커패시턴스를 가지며 주요 역할은 첫 번째 턴과 마지막 턴 사이의 커패시턴스에 의해 수행됩니다. 총 등가 커패시턴스 C는 베이를 닫습니다. 따라서 HF 전류용 케이블 베이는 병렬 회로이며 등가 회로는 그림 2에 나와 있습니다. 28,5b. 튜닝 주파수는 턴 수, 직경 및 스태킹 순서를 선택하여 변경할 수 있습니다. 첫 번째 턴을 마지막 턴에 더 가깝게 배치하고 커패시턴스를 높이고 주파수를 낮춥니다. 13MHz의 주파수로 튜닝하려면 3회전 직경이 XNUMXcm이면 충분합니다[XNUMX]. 전류가 브레이드에서 완전히 차단되지 않더라도 회로 아래의 나머지 전류가 안테나와 같은 방향으로 흐를 것이라는 것이 궁금합니다. 결국 회로는 위상을 반전시켜 단자에서 동일하고 역 위상 발진합니다. . 따라서 케이블 하단에 남아 있는 전류는 DP를 손상시키지 않고 다소 개선합니다. 이제 GDP의 중요한 이점이 설명되었습니다. 첫째, 아래에서 안테나를 조정할 수 있습니다(케이블 코일의 직경과 수직 높이를 따른 위치 선택). 원하는 입력 임피던스 안테나를 달성하여 수직의 어느 위치에나 배치할 수 있으며 추가 밸런싱 장치가 필요하지 않습니다. 사용 가능한 75옴 텔레비전 케이블에 초점을 맞추면 입력 저항이 반파 진동기의 저항에 비해 약간 상승하는 동안 현재 반파의 중간에 비해 급전 지점 A를 약간 아래로 이동하는 것이 좋습니다. 중간 (무한히 얇은 진동기의 경우 73,1 옴, 유한 두께의 진동기의 경우 다소 적음). 3m에 해당하는 두랄루민 파이프의 자주 접하는 길이를 고려하여 상단 부분의 길이를 선택했습니다. 왜 2미터가 아니죠? 안테나가 다른 대역에서 더 잘 작동하려면. 15미터 범위에서 회로 B는 더 이상 공진으로 조정되지 않으며 이러한 주파수에 대한 일부 유도 저항만 나타냅니다([1]의 그림 3 참조). 말하자면 확장 코일입니다. 결과적으로 반파장이 7,1m에서 5,82m로 감소합니다(그림 1 참조). 수직 상단에서이 거리에 전류 노드가 있으며 여기에서 21,2MHz의 주파수 (15m 범위의 중간 주파수)로 조정 된 두 번째 차단 회로 C를 켭니다. 프로세스를 계속 진행하면서 이미 14,15MHz(20미터 밴드의 중간)의 주파수로 조정된 세 번째 회로 D를 켜고 40미터 밴드의 경우 절반 길이를 볼 수 있습니다. 파도의 수직은 9미터에 불과했습니다. 40m 범위의 이러한 현저한 단축은 7MHz의 주파수에서 유도 저항을 갖고 "확장"코일 역할을 하는 회로 B, C 및 D의 결합된 영향 때문이었습니다. 반파 진동자가 짧아지면 전류의 역전점(극대점)에 해당하는 방사 저항이 감소합니다. 한편, 급전점 A는 주파수가 감소함에 따라 최대 전류에 비해 높은 것으로 나타나 급전점으로 재계산된 방사 저항과 같은 입력 저항이 증가한다. 두 프로세스는 서로를 상당 부분 상쇄하고 입력 임피던스는 범위에 걸쳐 거의 일정하게 유지됩니다. 이 모든 설계는 MMANA 프로그램을 사용하여 쉽고 빠르게 수행되었으며, 약간의 최적화(더 이상 개선할 수 없는지 잘 모르겠습니다) 후에 그림 1과 같은 안테나가 완성되었습니다. 10. 15, 20, 40 및 78미터 범위에서 안테나의 입력 임피던스는 각각 67, 69, 61 및 1,2옴으로 판명되었으며 제로 리액턴스는 우수한 정합을 제공합니다(중간에서 SWR이 28 미만임). 범위의 주파수). 계산할 때 등가 회로 매개 변수 (주파수, 인덕턴스, 커패시턴스)의 다음 값을 얻었습니다. V - 5MHz, 1,6mH, 19,5pF; C - 21,2MHz, 2mH, 28pF; D - 14,15MHz, 3,2mH, 43pF. 아마도 설계된 수직의 가장 중요한 이점은 "접지"나 방사형이 필요하지 않다는 것입니다. 피더를 수직의 아래쪽 지점에서 더 아래로 내리는 방법을 결정해야 합니다(그림 1, a 참조). 우리는 이미 동일한 케이블의 다른 코일을 감아 7,05MHz로 조정된 루프를 형성하는 방법을 알고 있습니다. 다른 해결책도 가능합니다. D 윤곽 바로 아래에서 1,5~40개의 짧은(약 XNUMXm 길이) 수평 또는 경사 방사형을 케이블 피복에 부착합니다. 그들은 안테나의 전기적 길이를 XNUMX미터 범위의 반파로 가져올 것입니다. 짧은 방사형으로 인해 배리어 루프가 필요하지 않지만 이제 방사형 연결 지점 바로 아래에 배치됩니다. 이 회로와 회로 D의 유도 연결(결국 이제 닫힘)은 바람직하지 않습니다. 이 실시예에서 회로 대신에, 페라이트 링에 동일한 피더로 감긴 초크가 적합하다. GDP를 설정하는 과정은 간단하고 상당히 명백해 보입니다. 10미터의 가장 높은 주파수 범위에서 시작합니다. 권선 밀도(직경)와 작은 범위 내에서 베이 B의 높이를 따라 위치를 선택하면 이 범위에서 허용 가능한 SWR이 달성됩니다. 전기 테이프로 베이를 고정한 후 15m 범위로 전환하고 튜닝된 회로 B를 건드리지 않고 베이 C로 동일한 작업을 반복합니다. 전체 안테나가 모든 대역에서 튜닝될 때까지 계속됩니다. 예를 들어 RK-75-4-11과 같은 케이블 안테나는 현장 조건에 특히 좋습니다. 트랜시버에 SWR 미터가 장착된 경우 현장에 있을 수 있도록 구성됩니다. 정지 상태에서 GDP는 아마도 B, C, D 위치 및 하단의 유전체 삽입물에 의해 분리된 두랄루민 튜브로 만들어질 수 있습니다. 인서트 위에 부드러운 구리 또는 알루미늄 튜브에서 구부러진 코일을 놓습니다(테이프 사용 가능). 회로가 전압의 안티노드에 위치하기 때문에 회로의 커패시터는 고전압이어야 합니다. 이 경우 케이블은 모든 파이프 내부에 일직선으로 이어져야 하지만 브레이드에 전류가 흐르는 것을 피하기 위해 여러 개의 페라이트 링을 그 위에 씌우고 블로킹 초크 또는 대구경 페라이트 링에 여러 개의 초크를 감아야 합니다. GDP의 하단 가장자리 근처. 이 버전의 GDP는 계산되지 않았으며 생성되지 않았습니다. 이 부분의 결론은 GDP의 또 다른 예상 변형입니다. 안테나가 80m 범위에서도 작동하도록 하려면 수직 하단(그림 1, a 참조)에 7,05MHz 주파수로 조정된 배리어 회로를 설치하고 그 아래에 케이블 브레이드를 설치해야 합니다. (고정 버전의 하부 파이프)는 접지되거나 20m 길이의 방사형 시스템에 연결되어야 합니다.그런 다음 안테나는 피드 포인트가 높아진 인덕턴스에 의해 단축된 3,6/XNUMX 파장 GroundPlane으로 XNUMXMHz의 주파수에서 작동합니다. 휴대용 듀얼 밴드 GDP GDP의 첫 번째 실용적인 버전은 NTTM-2002 전시회에서 "Radio"잡지 편집실의 라디오 방송국을 배치해야 할 때 "무릎에"긴급하게 만들어졌습니다. 개방형 금속 천장과 유약 벽의 금속 부속품이 있는 거대한 파빌리온은 신호의 완전한 차폐와 높은 수준의 간섭으로 인해 건물 내부의 안테나 배치를 배제했습니다. 다행스럽게도 환기 부스 지붕에 수직선을 설치하고 케이블을 환기 샤프트로 통과 시켰습니다. 2003 년 후, "Expo-Science 2003"( "Radio", 8, No. XNUMX, 첫 번째 표지 참조) 전시회 개막 며칠 전, 운명은 불쾌한 놀라움을 선사했습니다. 전시가 진행된 비슷한 파빌리온의 지붕은 축구공보다 더 넓은 평평한 들판에 지붕재로 덮여 있었다. 따기, 못, 갈고리 등 운전, 환기구 사용은 엄격히 금지되었습니다. 피더가 외벽을 따라 내려가 문 틈을 통해 건물로 들어가는 독립형 안테나에 대해서만 이야기 할 수있었습니다. 상황은 절망적으로 보였지만 MMANA 프로그램을 사용한 몇 시간의 모델링과 GDP를 "마무리"하는 이틀 저녁으로 문제가 해결되었습니다. 20미터와 40미터의 두 가지 범위가 필요했습니다. 안테나가 설계된 것은 그들 위에있었습니다. 분해 및 접을 때 직경 30cm, 높이 160cm의 가방에 쏙 들어가 한 손으로 쉽게 들고 다닐 수 있었고 (무게는 측정하지 않았지만 케이블 코일은 몇 배 더 무겁습니다) 지하철. 설치 및 조직 문제 (피더 배선, 네트워크, 테이블 등) 해결에 한 시간 반을 보낸 후 시베리아, 서유럽, 그리고 더 먼 특파원과 통신을 제공했습니다. 안테나의 스케치는 Fig. 3. 공급 지점 A 위의 GDP 상단 부분은 세 개의 두랄루민 튜브가 서로 삽입되어 있습니다 (가운데는 스키 폴이고 상단은 매우 가볍고 얇은 벽입니다). 방사 요소 1로서 회로 B의 전원 지점 A는 케이블 브레이드이며 중앙 도체는 안테나 2의 상부에 연결됩니다. 회로 B 아래에는 3개의 방사형 2,5이 강철 얇은 케이블 브레이드에 연결됩니다. 벽으로 둘러싸인 직사각형 섹션 (창 커튼에서). 방사형의 외부 끝은 XNUMXm 길이의 동축 케이블 세그먼트로 상호 연결됩니다(브레이드만 사용됨). 이렇게 하면 결과 "가상 지구"의 유효 표면이 증가합니다.
안테나는 이중 대역 안테나로 설계되었기 때문에 주파수 7MHz보다 약간 높게 조정된 하나의 병렬 회로 B를 사용하기로 결정했습니다. 40미터 범위에서 유도성 리액턴스가 있으며 안테나를 공진으로 조정하는 확장 코일 역할을 합니다. 20미터 범위에서 회로는 커패시턴스를 가지며 안테나의 전기적 길이를 단축하여 다시 공진으로 조정합니다. 주어진 안테나 치수에 대한 윤곽 매개변수는 완벽하게 전도된 지면 위 0,2m 높이에 방사형을 배치하여 MMANA 프로그램을 사용하여 최적화되었습니다(이는 파빌리온의 철근 콘크리트 지붕의 효과를 고려하기 위해 시도한 방법입니다). 시뮬레이션 결과 인덕턴스가 7,6μGy이고 커패시턴스가 1,24pF인 355MHz의 루프 튜닝 주파수가 생성되었습니다. 케이블 코일로는 이렇게 큰 용량의 회로를 만드는 것이 불가능하기 때문에 기존의 캐패시터와 케이블의 원통형 코일을 사용하여 고품질 요소를 제공합니다. 제조된 GDP의 설계 특징은 그림 4에 설명되어 있습니다. 4. 윤곽선은 단단한 바닥, 알루미늄 합금 주조 및 상대적으로 얇은 두랄루민 벽을 가진 원통형 본체 25에 배치됩니다. 저자는 오래된 세탁기(예: "Siberia")의 스핀 탱크를 사용했습니다. 본체 치수는 중요하지 않습니다(직경 및 높이 30~XNUMXcm). 바닥의 구멍은 닫히지 않습니다. 실수로 들어간 빗물과 응축수를 배출하는 용도로 사용됩니다. Radial 4은 3개의 나사로 본체 바닥에 부착되며, Radial이 지붕 표면에 자유롭게 놓여 있기 때문에 이러한 연결에 특별한 강도가 필요하지 않습니다. 수직 1의 하부 베어링 요소는 직경이 2.5~3인치인 배관용 플라스틱 파이프 조각으로 구성됩니다. 파이프(1)를 하우징(4)의 바닥에 고정하고 상부 방사 요소(2)를 고정하기 위해 원통형 보스(5)가 사용되며 금속과 유전체로 만들 수 있습니다. 상부 보스에는 방사형 구멍이 뚫려 있으며, 이 구멍을 통해 케이블의 중앙 도체가 단자 2에 의해 상부 방사 요소 6에 연결됩니다. 또한 이 구멍은 이 어셈블리에 기계적 강도를 제공합니다. 터미널을 파이프 1에 나사로 고정하기 전에 파이프와 케이블용 구멍이 있는 가벼운 플라스틱 덮개(그림 4에 표시되지 않음)를 씌웁니다. 덮개는 본체 4로 내려져 강수량으로부터 회로를 보호합니다. 케이블의 상단에는 단자 6에 적합한 구멍이 있는 접촉 러그가 장착되어 있어야 합니다. 러그는 케이블의 외부 절연체에 단단히 고정되어 브레이드에서 절연되어야 합니다. 중앙 도체는 장력 없이 꽃잎에 연결되어 GDP의 조립 및 분해 중에 도체가 파손되지 않도록 보호합니다. 3개의 추가 단자가 방사형(7)의 바깥쪽 끝에 고정되고 접점 꽃잎이 "인공 접지" 케이블 세그먼트(3)의 끝에 사전 납땜되어 안테나 조립 속도가 크게 향상됩니다. 전체 구조의 최종 강도는 그림에서 점선으로 표시된 가는 낚싯줄의 네 가지 확장으로 제공됩니다. 2. 튜브의 상단 조인트에 있는 요소 XNUMX와 방사형 끝에 있는 단자에 연결됩니다. 회로 설계는 그림 4에서 명확합니다. 4. 하우징 8의 측벽에는 라디오 방송국과 동일한 동축 커넥터 9이 고정되어 있습니다. 트랜시버에), 두 개의 꽃잎이 있는 장착판 4. 본체 8와 접촉하는 또 다른 로브는 커넥터 나사 10 아래에 고정됩니다. 및 커패시터(9)의 한쪽 단자. 장착판(4)의 꽃잎은 몸체(10)와 접촉하지 않아야 한다. 두 개의 중심 도체가 그 중 하나에 납땜되고 케이블 세그먼트의 브레이드와 커패시터 500의 다른 단자가 다른 하나에 납땜됩니다. 커패시터는 신뢰성을 위해 680V의 작동 전압을 위해 직렬로 연결된 두 개의 KSO 커패시터로 구성됩니다. XNUMXpF의 용량. 대기 영향을 견딜 수 있도록 충분한 캡슐화 수준의 다른 고전압 커패시터를 사용하는 것이 허용됩니다. 회로 코일에는 플라스틱 파이프 7에 단단히 감긴 PK-75-4-11 케이블의 1회 권선이 포함되어 있습니다. 코일 인덕턴스는 두 가지 방법으로 조정됩니다. 하우징 4의 바닥까지 인덕턴스가 감소하여 회로 튜닝 주파수가 증가함) 또는 상부 턴을 올리면 턴 사이의 갭으로 인해 권선 길이가 증가합니다(이 경우 인덕턴스도 감소함). 설정 후 회전은 절연 테이프 또는 유선 끈으로 고정됩니다. 안테나 튜닝은 쉽습니다. 그것을 조립하고 작업 위치에 설치한 후(강한 바람이 부는 경우 모래주머니나 기타 무거운 물체를 손에 들고 방사형 3의 끝을 "무게"하는 것이 유용함) 메인 케이블을 사용하여 안테나를 트랜시버에 연결합니다. . 40미터 범위에서 SWR의 주파수 의존성을 제거한 후 SWR 최소값이 범위의 중간에 떨어지도록 루프 튜닝 주파수를 이동해야 하는 위치가 결정됩니다. 예를 들어 SWR 최소값이 7MHz 미만이면 코일 인덕턴스를 줄여야 하고 7,1MHz 이상이면 늘려야 합니다. 원칙적으로 XNUMX개, 최대 XNUMX개의 보정이면 충분합니다. 그런 다음 20미터 범위에서 SWR을 확인합니다. 거기에서 안테나는 매우 광대역이며 일반적으로 수정이 필요하지 않습니다. 그럼에도 불구하고 그러한 필요성이 발생하면 L 및 C 윤곽의 비율을 변경하고 안테나를 40m 범위에서 다시 조정해야합니다. 커패시턴스를 줄이면서 회로의 인덕턴스를 높이면 안테나의 튜닝 주파수가 40m 범위에서 낮아지고 20m 범위에서 증가합니다. 즉, 안테나의 공진 주파수를 "확산"합니다. 우리나라에서는 단일 조정 후 철근 콘크리트 지붕에 장착된 안테나가 두 범위에서 단일에 가까운 SWR을 제공했습니다. 안테나 작동 중에 SWR이 더 높지만 15m 범위에서 잘 작동하는 것으로 나타났습니다. IC-746 트랜시버의 자동 튜너 기능은 튜닝하기에 충분했습니다. 제안된 VHF 개념은 단순한 다중 대역 수직 안테나 설계에 대한 광범위한 가능성을 열어줍니다. 라디오 아마추어가 GDP를 잘 조정하지 못하더라도 수직선의 위쪽 약 XNUMXm 부분이 올바른 위치, 즉 수평선 방향으로 방사된다는 것을 여전히 확신할 수 있습니다. DX-inge에서 성공적인 결과의 열쇠. 문학
저자: Vladimir Polyakov(RA3AAE), 모스크바
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