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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 J-매칭을 갖춘 VHF 안테나.. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전
이 안테나는 라디오 아마추어들 사이에서 오랫동안 인기를 끌었습니다. 디자인이 간단하고 설정이 쉬우며 특성 임피던스가 있는 피더와 일치합니다. 그러나 크기가 커서(전체 길이가 0,75λ) HF 대역에서 사용하기가 어렵습니다. 그러나 VHF 대역에서는 꽤 자주 사용됩니다.
안테나(그림 1)는 길이가 λ/2인 진동기이며 하단이 닫혀 있는 1/2 파장 개방형 라인 형태로 만들어진 정합 장치를 통해 끝에서 전원을 공급받습니다. 끝(수 킬로옴)에서 공급될 때 반파 진동기의 높은 입력 임피던스는 전원 지점(X0,25, XXNUMX)에서 닫힌 끝까지의 최적 거리를 선택하여 케이블의 특성 임피던스로 쉽게 변환됩니다. 라인. 개방형 라인을 변압기로 사용하면 높은 변압비에서 낮은 손실이 보장됩니다. J-안테나 이득은 +XNUMXdBd로, 이는 다이폴 이득(XNUMX선 라인으로 인해)보다 약간 높습니다. 불완전한 대칭으로 인해 수직 J-안테나는 수평 편파의 방사량이 적습니다(그림 2).
우리는 90/3파장 선을 0도 구부려 J-안테나를 수정했습니다(그림 XNUMX). 약간의 크기 조정을 통해 좋은 매칭과 XNUMXdBd 게인을 달성하는 것은 어렵지 않습니다. 그러나 이 버전의 안테나에서는 눈에 띄는 방사 부분이 이미 수평 편파되어 있습니다. 이는 J 안테나에서 균형추(팬터그래프) 역할을 하는 XNUMX선 라인의 공통 모드 전류로 인해 발생합니다.
또 다른 반파 진동기를 추가하여 4선 선의 자유단에 연결해 보겠습니다(그림 XNUMX). 우리는 수직면에서 완전히 대칭적인 구조를 얻습니다. XNUMX선 라인에는 공통 모드 전류가 없으며 수평 편파의 복사도 없습니다. 이 옵션은 끝이 닫힌 XNUMX/XNUMX 파장 라인을 통해 공급되는 XNUMX개의 반파 진동기의 동일선상 안테나입니다.
이러한 안테나는 SM0VPO의 웹 사이트 "Harry Lythall의 6dB 공선형 VHF 안테나 - SM0VPO" 기사에서 설명됩니다. 그 이득(약 2,4dBd)은 수직면에서 방사 패턴을 좁혀서 얻어집니다. 수평면에서 복사 다이어그램은 원형입니다. 안테나는 구조적으로 매우 간단하며 알루미늄 막대나 튜브 한 조각으로 만들 수 있습니다. 안테나의 대칭성을 유지하려면 발룬 변압기를 통해 전원 케이블을 연결하는 것이 좋습니다. SM0VPO는 U-엘보우 발룬 변압기를 사용합니다. 안테나 피드 포인트 근처의 케이블에 배치된 몇 개의 페라이트 링으로 제한할 수 있습니다. 이 디자인을 줄여서 Super-J 안테나라고 부르겠습니다. 추가로 어떤 수정이 가능한가요?
디자인에 반사판을 추가하면 5요소 Super-J 안테나가 생성됩니다(그림 5,8). 이것은 이미 +6dBd의 이득을 갖는 지향성 공선형 안테나입니다. 그리고 디렉터를 추가하면 게인이 +8dBd(그림 7)인 0,8요소 Super-J 안테나(그림 XNUMX)를 얻게 됩니다. 두 번째 디렉터를 추가하면 이득이 XNUMXdB만 증가하지만 안테나 길이가 눈에 띄게 늘어납니다.
다중 요소 Yagi에 비해 이러한 안테나의 장점은 무엇입니까? 동일한 면적에서 이득은 거의 동일하지만 Super-J 안테나의 장점은 짧은 붐 길이, 관련 작은 회전 반경 및 매칭 용이성입니다. 단점은 적어도 그 상부에 유전체 마스트를 사용해야 한다는 점입니다. 그림에서. 그림 8은 직경 144mm의 알루미늄 막대로 만들어진 8MHz 범위용 XNUMX요소 Super-J 안테나의 사진을 보여줍니다.
유전체 마스트(예: 유리 섬유)와 절연 스페이서가 요소 사이의 공간에 위치합니다. 그림에서. 9에서는 더 두꺼운 선으로 표시됩니다. 전원 케이블을 반사경 뒤에 수평으로 배치하고 반사경 끝에서 멀리 떨어진 넓은 고리로 마스트에 다시 연결하는 것이 더 좋습니다. 이 영역(안테나 근처)에서는 0,5m마다 관형 페라이트 자기 코어(모니터 전원 케이블의)를 케이블에 배치하는 것이 좋습니다.
430MHz 범위에 대해서도 유사한 10요소 Super-J 안테나를 만들 수 있습니다. 표와 그림에서 그림 145은 435MHz와 50MHz의 주파수에 필요한 설계 치수를 보여줍니다. 요소의 치수와 축 사이의 거리는 센티미터 단위로 표시됩니다 (D는 안테나를 만드는 알루미늄 또는 구리 도체의 직경입니다). 전원 지점의 입력 임피던스는 200 또는 200옴입니다. 밸런싱을 위해 U-엘보우를 사용하면 피더 저항이 XNUMXΩ으로 변환되므로 XNUMX선 라인에 대한 연결 지점이 닫힌 끝에서 약간 더 멀어집니다. 이 경우 일치하는 루프의 크기가 약간 변경됩니다(표 참조).
테이블
별표로 표시된 요소의 치수는 구성 중에 지정됩니다. 설정이 쉽도록 매칭 장치를 XNUMX개의 이동식 접점(슬라이더)으로 만드는 것이 좋습니다. 하나는 XNUMX선 라인을 닫고 공진 조정에 사용되고 두 번째는 피더를 연결하여 매칭에 사용됩니다. 최소 SWR 레벨. 이를 통해 안테나를 신속하게 구성할 수 있지만 슬라이드 위치를 선택한 후에는 안정적인 접촉(납땜 또는 볼트)을 보장해야 합니다. 안테나의 효율은 접촉 저항에 따라 크게 달라집니다. 구리-알루미늄 접촉은 허용되지 않으며 접촉은 습기로부터 보호된다는 점을 기억할 가치가 있습니다. 반대로, J-엘보우 개방단의 접촉 저항에 대한 요구 사항은 엄격하지 않습니다. 왜냐하면 전류가 최소화되기 때문입니다. 처음에 안테나는 그림과 같이 만들어졌습니다. 직경 4mm의 알루미늄 막대에서 평균 주파수 145MHz로 8. 마스트로 사용되는 직경 23mm의 유리 섬유 파이프에 부착되었습니다. 안테나 급전점 근처의 케이블에 배치된 페라이트 튜브가 발룬으로 사용되었습니다. 그녀의 테스트에 따르면 안테나를 지면과 평행한 나무 테이블 위에 놓을 때와 수직으로 놓을 때 설정이 일치하지 않는 것으로 나타났습니다. 따라서 안테나를 수직으로 설치하여 튜닝해야 합니다. 진동기 하단에서 지면까지의 거리가 약 0,5m이면 충분하며, 1,1선 루프를 따라 닫는 점퍼를 이동하고 케이블 연결 지점을 이동함으로써(이러한 조정은 상호 의존적임) 상당히 쉬웠습니다. 원하는 주파수에서 안테나를 SWR<1,5에 맞추십시오. SWR<5 측면에서 안테나의 작동 주파수 대역은 XNUMXMHz를 초과했습니다. 그런 다음 필요한 강성을 지닌 유전체 튜브가 없었기 때문에 직경 8mm의 알루미늄 막대로 만들어진 붐을 마스트와 활성 진동기에 부착했습니다. 진동기의 중간 지점에서는 전압이 XNUMX에 가까워 전도성 붐이 안테나 특성에 거의 영향을 미치지 않는 것으로 예비 모델링을 통해 확인되었습니다. 붐에는 반사경과 디렉터가 설치되었으며, 그 길이는 MMANA 프로그램을 사용한 모델 계산에 따라 계산되었습니다. 10선식 라인과 붐은 XNUMXmm 두께의 비닐 플라스틱 판과 U자형 브래킷을 사용하여 마스트에 고정됩니다. 안테나 요소는 두랄루민 U자형 브래킷과 볼트를 사용하여 붐에 부착됩니다. 수동 소자는 안테나의 입력 임피던스를 대폭 감소시켰습니다. 그러나 약하게 표현된 SWR 최소값이 발견되었습니다. 점퍼를 이동하고 케이블 연결 지점을 이동하여 최소 SWR이 145MHz의 주파수에 해당하고 1,2를 초과하지 않는 위치를 찾았습니다. 진동기의 길이는 조정 가능하지 않았습니다. 단일 요소 안테나를 튜닝하는 것과 비교할 때 1,5요소 안테나를 튜닝하는 것은 훨씬 더 심각하고 중요합니다. SWR<3 수준의 대역폭은 약 50MHz였습니다. 케이블의 길이는 약간 더 짧은 것으로 나타났으며, 케이블의 닫힌 끝에서 저항이 XNUMXΩ인 케이블을 사용하여 전원 지점까지의 거리가 계산된 값보다 약간 더 컸습니다. 안테나의 성능은 이전에 지상에서 축이 1,5m 높이에 위치한 도시 조건(수평선을 완전히 덮은 고층 빌딩 사이)에서 평가되었으며, 2/3파장 자동차 로드와 비교하여 신호 증가를 제공했습니다. 10...50km 거리의 통신을 위한 7...30개 지점. 수평면의 방향성이 뚜렷하게 나타났습니다. 일반적인 인상은 안테나가 작동한다는 것입니다. Super-J 안테나의 성능에 대한 보다 정확한 평가는 안테나를 100m 높이의 마스트 위로 들어올릴 때 dacha 조건의 개방된 공간에서 수행되었으며, 그 성능은 수직 편파가 있는 70요소 "사각형" 안테나의 성능과 비교되었습니다. . 안테나는 동일한 장소의 동일한 유리 섬유 마스트에 교대로 설치되었습니다. 피더와 동일한 케이블, 동일한 트랜시버가 사용되었습니다. XNUMX~XNUMXkm 거리에 위치한 중계기의 개방 및 가청도에 대한 작업과 최대 XNUMXkm 거리의 직접 채널에서 QSO를 수행할 때 통신원의 평가가 평가되었습니다. 대부분의 경우 추정치는 매우 비슷했습니다. "스퀘어"라는 말을 들어본 적이 있다면 Super-J도 들어본 적이 있을 것입니다. XNUMX요소로 구성된 "사각형"은 수평면의 방사 패턴이 더 좁기 때문에 최대 등급을 얻으려면 특파원을 더 정확하게 조준해야 했지만 Super-J는 거의 회전하지 않았습니다. 일반적인 인상은 안테나가 거의 동일한 이득과 우수한 후엽 억제 기능을 갖는다는 것입니다. 테스트 중인 안테나는 "사각형"보다 XNUMX배 더 가볍고 토크와 바람이 훨씬 더 낮습니다. MMANA 프로그램에서 설명된 안테나를 모델링하기 위한 파일은 ftp://ftp.radio.ru/pub/2017/01/ant86_30.zip에서 다운로드할 수 있습니다. 저자: Vladislav Shcherbakov(RU3ARJ)
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