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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 안테나 매개변수를 측정하시겠습니까? 꽤 쉬운! 무선 전자 및 전기 공학 백과사전
무선 전자 및 전기 공학 백과사전 / 안테나. 측정, 조정, 조정 라디오 수신 시스템에서 올바르게 결정된 안테나 매개변수는 원격 라디오 방송국을 성공적으로 수신하는 능력의 기초입니다. 그러나 무선 아마추어는 이러한 측정에 필요한 도구를 항상 갖고 있지는 않습니다. 이 기사에서 저자는 상당히 수용 가능한 결과를 생성하는 간단한 방법을 사용할 것을 제안합니다. 실외 와이어 안테나를 걸고 장파 및 중파(LW 및 MW) 라디오 수신을 좋아하는 사람은 종종 다음과 같은 질문을 합니다. 매개변수는 무엇입니까? 안테나 접지 시스템 rп의 손실 저항과 동일한 SA 접지에 대한 안테나 자체 커패시턴스라는 두 가지 주요 매개변수가 있습니다. 안테나 시스템의 효율성은 이러한 매개변수에 따라 달라지며, 따라서 먼 방송국을 수신할 가능성, 공중에서 수신된 신호의 "자유 에너지"로 수신 장치에 전력을 공급할 가능성, 안테나 시스템을 다른 주파수로 조정할 가능성 등에 따라 달라집니다. 안테나 측정은 초보자뿐만 아니라 대부분의 무선 아마추어에게 "미지의 영역"입니다. 알려진 모든 방법에는 강력한 고주파 발생기와 측정 브리지가 필요합니다. 이는 라디오 아마추어들 사이에서 거의 발견되지 않는 장비입니다. 종종 이 두 장치는 결합되어 피더 또는 안테나 저항계(라고 함)를 형성하며, 예를 들어 송신 무선 센터의 안테나를 튜닝하고 조정할 때 사용됩니다[1]. 모든 바람에 개방된 안테나는 측정을 방해하는 다른 무선 방송국의 신호를 포함하여 다양한 간섭의 고전압을 갖기 때문에 강력한 HF 발생기가 필요합니다. 제안하는 측정 방법에서는 생성기가 전혀 필요하지 않다. 우리는 안테나의 매개변수가 많기 때문에 공중으로부터의 신호를 사용하여 측정할 것입니다. 측정을 위해 특별한 장치나 스탠드를 만들어야 합니까? 이는 선택 사항입니다. 안테나가 매일 교체되지 않는다는 점을 고려하면 브레드보드를 사용하지 않고도 간단한 측정 회로를 데스크탑이나 창턱에 직접 조립하는 것은 어렵지 않을 것입니다. 손실 저항 측정. 한 쌍의 코일(바람직하게는 DV 및 MV 범위)이 있는 자기 안테나의 페라이트 막대, 저항이 0,47~1kOhm(필수적으로 와이어가 아님)인 가변 저항기, 모든 게르마늄 저전력 고주파수 내부 입력 저항이 높은(최소 0,5...1 MOhm) 다이오드 및 DC 전압계. 수신된 라디오 방송국을 귀로 식별하려면 임피던스가 높은 전화기를 사용하는 것이 유용합니다. 우리는 그림 1의 다이어그램에 따라 장치를 조립합니다. XNUMX 그리고 자기 안테나 코일의 막대를 움직여 강력한 지역 라디오 방송국의 신호 주파수를 조정합니다.
이 경우 가변 저항 R1은 저항이 0,05인 위치로 설정되어야 합니다(다이어그램에 따라 슬라이더를 맨 위 위치로 이동). 라디오 방송국의 주파수와 공명하도록 회로를 미세 조정하는 순간은 미터 바늘의 최대 편차와 전화기의 최고 볼륨으로 표시됩니다. 전압계와 직렬로 연결된 전화기는 판독값에 거의 영향을 미치지 않으며 동시에 볼륨도 너무 높지 않습니다. 라디오 방송국을 식별하는 동안 전압계를 단락시키거나 저항이 더 낮은 측정 하한으로 전환하거나 약 0,1...XNUMXμF 용량의 커패시터를 병렬로 연결할 수 있습니다. 오디오 주파수를 전화기에 전달하기 위해 전압계에 연결합니다(이러한 커패시터의 경우 오디오 주파수 및 직류에서 감지기 부하의 불평등으로 인해 사운드가 다소 왜곡될 수 있음). 전압계 판독값(U1)을 확인한 후 회로 설정을 변경하지 않고 전압계 판독값이 절반(U1)이 될 때까지 가변 저항 R2의 슬라이더를 이동합니다. 이 경우 저항의 저항은 주어진 주파수에서 안테나 시스템의 손실 저항과 동일합니다. 다른 주파수에서도 동일한 측정을 수행할 수 있습니다. 저항기의 저항은 저항계로 측정되어 측정 회로에서 분리됩니다. 저항계가 없으면 표준 장치를 사용하여 저항 단위로 교정할 수 있는 조준경과 눈금이 있는 손잡이를 저항기에 장착해야 합니다. 위의 방법을 사용하면 예를 들어 최상의 접지 옵션을 선택할 수 있습니다. 도시 조건에서는 급수관, 난방관, 발코니 펜싱 피팅 등 다양한 옵션과 그 조합이 가능합니다. 최대 수신 신호와 최소 손실 저항에 중점을 두어야 합니다. 시골집에서는 "클래식"접지 외에도 우물이나 수도관, 금속 메쉬 울타리, 아연 도금 시트 지붕 또는 기타 거대한 금속 물체와 접촉하지 않더라도 시도해 보는 것이 좋습니다. 진짜 지구. 안테나 커패시턴스 측정. 이제 가변 저항 대신 최대 용량이 180~510pF인 KPI(모든 유형)를 켜야 합니다. 또한 측정 한계가 수십에서 수백 피코패럿인 정전용량 측정기를 사용하는 것이 좋습니다. 저자는 디자이너가 친절하게 제공한 Master-S 디지털 커패시턴스 미터[2]를 사용했습니다. 커패시턴스 미터가 없으면 저항과 동일한 작업을 수행해야 합니다. KPI에 스케일을 장착하고 피코패럿 단위로 교정해야 합니다. 용량은 플레이트 삽입 부분의 면적에 비례하기 때문에 도구 없이도 수행할 수 있습니다. 그래프 용지에 로터 플레이트의 모양을 그리고 (크기가 클수록 눈금이 정확해집니다) 도면을 10도마다 섹터로 나누고 각 섹터의 면적과 전체 S0 플레이트를 셀로 계산합니다. . 그림에서. 2 영역 S1의 첫 번째 섹터는 음영 처리됩니다. 해당 첫 번째 눈금 표시에 커패시턴스 C1 = CmaxS1/S0 등을 넣어야 합니다.
로터 플레이트가 반원형(직접 커패시터 커패시터)인 경우 스케일이 선형으로 나타나므로 도면을 작성하고 면적을 계산할 필요가 없습니다. 예를 들어, 어린이 창의력 세트의 고체 유전체가 포함된 KPI의 최대 용량은 180pF입니다. 눈금을 18도씩 10개 섹터로 나누고 눈금 주위에 10, 20pF 등을 넣어주면 충분하며 정확도가 낮더라도 우리의 목적에는 충분합니다. KPI를 보정한 후 그림의 구성표에 따라 설치를 조립합니다. 삼.
안테나를 소켓 XS1에 연결하고 스위치 SA1로 KPI를 끄면 안테나 커패시턴스와 코일 L1로 구성된 회로가 라디오 방송국의 주파수에 맞춰 조정됩니다. 더 이상 코일을 건드리지 않고 안테나를 소켓 XS2로 전환하고 커패시터 C2(KPI)를 스위치 SA1을 사용하여 회로에 연결합니다. 이번에는 C2를 사용하여 동일한 주파수를 다시 조정합니다. 스케일을 사용하거나 소켓 XS3, XS4에 연결된 커패시턴스 측정기를 사용하여 커패시턴스 Sk를 결정합니다(이 목적을 위해 SA1을 다이어그램에 표시된 위치로 전환). 공식을 사용하여 SA 안테나의 커패시턴스를 찾는 것이 남아 있습니다. SA = C2(1 + 제곱근(1 + 4C1/C2))/2. 조작의 의미는 다음과 같습니다. 커플링 커패시터 C1을 통해 안테나를 연결하면 회로의 전체 커패시턴스가 작아지고 이를 복원하려면 커패시턴스 C2를 추가해야 했습니다. 안테나 커패시턴스 CA(첫 번째 경우)와 두 번째 경우의 복합 회로 커패시턴스 C2 + CAC1/(CA + C1)의 동등성을 기반으로 위 공식을 직접 도출할 수 있습니다. 측정 정확도를 높이려면 15~50pF 범위에서 더 작은 커플링 커패시터 커패시턴스를 선택하는 것이 좋습니다. 결합 커패시터의 커패시턴스가 안테나의 커패시턴스보다 훨씬 작으면 계산 공식이 단순화됩니다. SA = C2 + C1. 실험과 토론. 저자는 dacha에서 사용할 수 있는 이 유형의 안테나 매개변수를 측정했습니다. 길이가 0,7m인 PEL 15 와이어는 지붕 능선까지 뻗어 있고 집에서 이웃 나무까지 뻗어 있습니다. 최고의 "접지"(균형추)는 작은 파이프 네트워크와 지역 난방 라디에이터를 사용하여지면과 격리 된 물 가열 기둥으로 밝혀졌습니다. 모든 측정은 트랜지스터 수신기의 표준 CB 자기 안테나 코일을 사용하여 CB 범위에서 수행되었습니다. 범위의 저주파 끝에서 튜닝할 인덕턴스가 충분하지 않은 경우 다른 페라이트 막대를 자기 안테나 옆에 첫 번째 막대와 평행하게 배치했습니다.
측정 결과는 표에 요약되어 있습니다. 약간의 의견이 필요합니다. 우선, 서로 다른 주파수에서는 손실 저항과 안테나 커패시턴스가 모두 다르다는 것이 놀랍습니다. 이는 전혀 측정 오류가 아닙니다. 먼저 커패시턴스의 주파수 의존성을 고려해 보겠습니다. 안테나 와이어에 인덕턴스 LA도 없으면 커패시턴스 값은 동일합니다. 그림 4에 표시된 안테나 회로의 등가 회로도에서 볼 수 있듯이 와이어의 인덕턴스는 안테나의 커패시턴스와 직렬로 연결됩니다. XNUMX.
인덕턴스의 효과는 유도성 리액턴스가 증가하고 용량성 리액턴스를 부분적으로 보상하는 고주파수에서 더 강합니다. 결과적으로 전체 안테나 리액턴스는 감소하고 측정된 커패시턴스는 더 커집니다. 안테나는 고유 주파수 f0(LACA 회로의 공진 주파수)를 가지며, 여기서 리액턴스는 0이 되고 측정된 커패시턴스 값은 무한대가 됩니다. 이 주파수에 해당하는 LambdaXNUMX 안테나의 고유 파장은 대략 안테나 와이어 길이의 XNUMX배와 같으며 일반적으로 HF 대역에 속합니다. 고유 주파수는 임의의 두 주파수에서 정전용량 측정을 통해 계산할 수 있지만 공식이 너무 복잡합니다. 안테나의 경우 저자는 CA = 85pF를 얻었습니다. LA = 25μH 및 f0 - 약 3,5MHz. 대략적인 추정을 위해 안테나 와이어의 각 미터(감소와 함께)는 약 1~1,5μH의 인덕턴스와 약 6pF의 커패시턴스를 도입한다고 가정할 수 있습니다. 충분히 고품질인 코일 L1의 손실 저항은 주로 접지 저항으로 구성됩니다. 이는 차례로 M.V. Shuleikin [3]의 경험적(실험 데이터를 기반으로 얻은) 공식을 사용하여 계산됩니다: rп = А*Lambda/Lambda0. 여기서 A는 접지 품질에 따른 상수 계수이며 크기는 옴 단위입니다. 좋은 접지를 위해 A는 단위이며 심지어 옴의 분수입니다. 보시다시피, 손실 저항은 파장이 증가함에 따라(주파수 감소) 증가하며 이는 표의 데이터에서 확인되었습니다. 주파수에 대한 손실 저항의 의존성은 지난 세기 초에 발견되었지만 저자는 문헌에서 이 효과에 대한 자세한 설명을 찾지 못했습니다. 이와 관련하여 무선 아마추어가 안테나 매개변수를 측정할 때 얻은 많은 데이터는 매우 유용할 수 있습니다. 문학
저자: V.Polyakov, 모스크바
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