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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 트랜시버 KB 안테나. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전
안테나 설치 높이에 대해 아마추어 라디오 방송국을 위한 수신-송신 안테나 설계를 선택할 때 단파 통신사는 많은 요소를 고려해야 하고 많은 기술적 문제에 대한 절충안을 찾아야 합니다. 그 중 하나는 안테나 설치 높이입니다. 이 지역에서 라디오 아마추어의 가능성은 (그가 사는 곳-도시 또는 마을에 관계없이) 매우 제한적입니다. 여기에 최적의 솔루션이 있습니까? 어느 정도는 DJ2NN[1]이 수행한 실험이 이 질문에 대한 답을 제공합니다. 단파에서 설치 높이에 대한 안테나 효율의 의존도를 측정하는 것은 쉽지 않다는 점을 강조해야 합니다. 물론 가장 중요한 것은 긴 경로(즉, DX 링크)에 대한 이러한 데이터인데, 이는 측정 결과가 전리층에서 전파의 전파(특히 빠른 전파 변동)에 의해 상당한 영향을 받는다는 것을 의미합니다. 또한 일반적인 경우에 이러한 종속성은 길이와 방위각 방향이 다른 경로에 대해 다른 특성을 가질 수 있습니다. 결과의 신뢰도는 통계 데이터의 집합인 여러 번의 반복 측정에 의해서만 증가될 수 있습니다.
DJ2NN은 DX 스테이션에서 신호를 수신하는 모드에서 아마추어 대역 14, 21 및 28MHz의 설치 높이에 대한 안테나 효율의 의존성을 측정했습니다(경로 길이는 최소 5000km). 또한 표면파로 인해 연결되는 "가까운"구역에 위치한 스테이션의 신호에서 유사한 의존성이 측정되었습니다. 이 실험에서 DJ2NN은 설치 높이가 2,5 ~ 25m 내에서 매우 빠르게 변경될 수 있는 "웨이브 채널" 안테나를 사용했으며 낮은 설치 높이에서 안테나 디튜닝으로 인한 측정 오류를 배제하는 특별한 조치를 취했습니다("접지"의 영향으로 인해). 14 및 28MHz 대역에 대한 이들 실험의 결과는 도 1 및 도 1에 도시되어 있다. 21a 및 1b. 1MHz 대역에 대한 유사한 의존성의 일반적인 과정은 그림 2에 표시된 데이터에 매우 가깝습니다. XNUMX, 아. 숫자 XNUMX로 표시된 곡선은 DX 스테이션의 신호를 기반으로 한 측정을 나타내고 숫자 XNUMX로 표시된 것은 "가까운" 영역에 위치한 스테이션의 측정을 나타냅니다. 이러한 곡선을 분석하면 몇 가지 결론을 도출할 수 있습니다. 첫째, 단파 안테나의 매개변수를 측정하고 "가까운" 영역의 전계 강도로 안테나의 방사 패턴을 계산하면 DX 통신을 할 때 효과에 대한 객관적인 정보를 항상 제공할 수 없습니다. 즉, "가까운" 영역에서 측정하는 것이 필요하지만 방향성 KB 안테나를 설정하는 데 때때로 불충분한 단계입니다. 둘째, 2,5 ~ 15m 높이 범위에서 14MHz 및 21MHz 대역에서 이러한 안테나의 효율이 크게 바뀝니다. 10 ~ 12m 높이로 올린 더 간단하고 가벼운 5요소 안테나가 예를 들어 라디오 아마추어가 7 ~ XNUMXm 이상으로 올릴 수 없는 XNUMX요소 안테나보다 더 효과적인 상황이 발생할 수 있습니다(더 큰 질량, 더 부피가 크고 무거운 회전 장치 등으로 인해).
셋째, 안테나 설치 높이를 약 17m 이상으로 높이는 것은 정당화되지 않습니다. 효율성 향상은 미미하고 안테나의 설치 및 작동과 관련된 제조 비용 및 기술적 복잡성은 몇 배나 증가합니다.
무지향성 안테나 대부분의 단파는 단 하나의 안테나만 설치하는 데 자신을 국한시킬 수밖에 없으며, 이는 물론 다중 대역 및 무지향성을 만들려고 합니다. 이러한 요구 사항이 어느 정도 충족되는 그러한 안테나의 많은 설계가 있습니다. 이러한 안테나 중 하나인 "G5RV"(이를 제안한 무선 아마추어의 호출 부호에 따름[2])는 아마추어 대역 3,5 ~ 28MHz에서 작동하도록 설계되었습니다. 안테나와 3선 정합선의 치수는 Fig. 75.a에서 안테나는 특성 임피던스가 10옴인 동축 케이블로 전원을 공급받습니다. 지면 위 또는 지붕 위 안테나의 권장 설치 높이는 약 32m이며, 안테나가 설치되는 스팬이 3m 미만인 경우 최대 26m 길이의 안테나 웹의 끝 부분을 늘어뜨릴 수 있습니다(즉, 이 경우 안테나 설치에 적합한 스팬은 약 5m). "G120RV"안테나는 원칙적으로 "INVERTED V" 형태의 하나의 마스트만을 사용하여 설치가 가능하지만 성능이 눈에 띄게 저하되지 않도록 꼭지각은 XNUMX° 이상이어야 합니다.
자체 제작 된 3 와이어 매칭 라인은 3 개의 와이어로 형성되며 그 사이의 거리는 우수한 비 흡습성 유전체 (플렉시 유리, 텍스톨 라이트 등)로 만들어진 일정한 절연체 (그림 0, b)에 의해 유지됩니다. 적절한 함침 후 목재 또는 합판을 사용할 수도 있습니다. 라인의 와이어는 절연체의 끝 부분에 있는 V자형 컷아웃에 배치되고 절연체의 구멍을 통과하는 작은 와이어 조각(그림 6)으로 고정됩니다. 매칭 라인은 최소 XNUMXm 동안 안테나 웹에 수직으로 연결되어야 합니다. 모든 대역에서 G5RV 안테나의 효과적인 작동을 위해 피더는 매칭 장치를 통해 송신기에 연결되어야 합니다. 피더의이 안테나는 거의 항상 정재파를 어느 정도 가지고 있기 때문에 매칭 라인에서 동축 케이블로 이동하기 위해 균형 장치 (BALUN)를 사용하는 것은 의미가 없습니다. 그러나 케이블의 바깥쪽 편조에서 나오는 방사를 줄이기 위해(특히 텔레비전에 간섭을 일으킬 수 있음) [3] 피더 상단에서 고주파 초크를 만드는 것이 좋습니다(그림 3.d). 권선 수는 8 .. 10이고 권선 직경은 약 180mm이며 권선은 접착 테이프로 세 곳에 고정되어 있습니다.
"G5RV"[4]를 기반으로 하는 다중 대역 KB 안테나의 또 다른 버전이 그림 4에 나와 있습니다. 1. 가. 약 12m 높이의 중앙 마스트 30에는 서로 약 5°의 각도로 두 개의 "G4RV" 안테나 시트가 매달려 있습니다. 이 시트의 끝은 절연체 3를 통해 약 6m 높이의 5개의 보조 마스트 4에 부착됩니다. 중앙에서 시트의 안테나는 일반적인 "G5RV"와 마찬가지로 절연체 6의 공기로 만들어진 공통 1선 라인 2(그림 XNUMX.b 참조)에 쌍으로 연결됩니다. 중앙 절연체 XNUMX는 마스트 XNUMX의 시트 끝을 고정하는 역할을 합니다. 라디오 아마추어의 기능과 안테나 설치를 위해 사용할 수있는 장소에 초점을 맞추면 상당히 넓은 범위 내에서 다양해질 수 있습니다. 아마추어 문헌에는 별도의 KB 대역에 대해 병렬로 연결된 방사기(예: 반파장 쌍극자)인 다중 대역 수평 안테나에 대한 설명이 종종 있습니다. 이 원리는 수직 편파 안테나를 만드는 데에도 적용할 수 있습니다. 이러한 5대역 KB 안테나[5]의 설계가 그림 3에 나와 있습니다. 14. 2MHz 범위의 방열기 역할을 하는 금속 마스트(350)는 지지 절연체(9)에 장착되고 상부에는 지지 절연체로부터 약 4cm 거리에 유전체 스페이서(21)가 고정되며 와이어 라디에이터(28)는 5 및 6MHz 범위에 대해 마스트의 베이스에 부착(및 전기적으로 연결됨)된다. 이미 터의 장력은 절연체 8을 통해 연결된 나일론 확장 50에 의해 제공됩니다. 안테나는 중앙 코어가 마스트 3에 연결된 동축 케이블 7과 4 옴의 동축 케이블에 의해 전원이 공급되고 브레이드가 균형추 시스템 5에 연결됩니다. 모든 이미 터의 길이는 이미 터의 상호 영향으로 인해 해당 범위의 값 */XNUMX와 다릅니다. 그림에 나와 있습니다. 도 XNUMX에서, 작동 범위에서 최소 SWR 값에 따라 라디에이터의 치수를 실험적으로 선택하였다.
160m를 포함한 모든 KB 대역에서 작동하는 광대역 안테나 [b]의 변형이 그림 6에 나와 있습니다. 22,6. 안테나는 LR 회로가 연결된 끝에서 XNUMX/XNUMX 거리에 XNUMXm 길이의 와이어 이미 터로 작동 주파수 대역을 확장합니다.
이 회로(그림 6, b)는 저항이 370옴인 저항 R(저항이 6k옴이고 최대 소산 전력이 2,2W인 저항 1개)과 코일 L(직경이 55mm인 와이어 1회, 직경 약 50mm의 프레임에 일반적인 연속 권선)으로 구성됩니다. 안테나는 정합 변압기를 통해 피더(임피던스 50옴)에 연결됩니다(그림 6, c). 초기 투자율이 약 50인 직경 약 20mm의 페라이트 링으로 만들어집니다. 각 권선에는 직경 24mm의 와이어가 1회 감겨 있습니다. 안테나는 18차 권선의 XNUMX번째 턴에서 탭에 연결됩니다. 연결 지점은 안테나를 설정할 때 실험적으로 선택됩니다. 안테나는 우선 코일 L의 인덕턴스와 정합 변압기에 대한 안테나 연결 지점을 선택하여 조정됩니다. 기준은 아마추어 밴드 내의 최소 SWR입니다. 기사에서는 160m 대역에서도 안테나 작동 가능성을 언급했지만 실제로는 7MHz 이상의 주파수에서만 만족스러운 특성을 얻을 수 있는 것으로 보입니다. "지구"의 영향 위에서 설명한 안테나는 다른 많은 "와이어" 및 휩 안테나와 마찬가지로 정상적인(효과적인) 작동을 위해 양호한 "전자 접지"가 필요합니다. 도시 (도시뿐만 아니라) 조건에서는 일반적으로 동등한 균형추를 연결하여 제공됩니다. 좋은 "라디오 기술 지구"를 만들 수 있는 균형추는 몇 개이고 얼마나 오래 걸립니까? 측정 결과 [7]은 그 수가 20 ... 30을 초과해야 함을 보여줍니다. 여러 저울(아마추어 무선 실습의 매우 일반적인 경우)에서 손실 저항은 약 30옴입니다. 이는 송신기 전력의 약 50%가 손실됨을 의미합니다. 즉, 고려해야 할 가치가 있습니다 : 더 쉬운 것-State Telecommunications Inspectorate와 충돌하거나 허용 한도를 초과하여 송신기 전력을 높이거나 안테나에 수십 개의 저울을 추가하고 라디오 방송국 전체의 동일한 효율성을 얻는 것입니다.
다양한 조건(37-건조한 토양, 1-습식, 2-이론적 값)에 대한 3/7 파장 균형의 수에 대한 1/75 파장 핀(이론적 값 2 옴)의 입력 임피던스의 일반적인 의존성은 그림 XNUMX에 나와 있습니다. XNUMX. 이러한 종속성을 감안할 때 XNUMX개의 카운터 밸런스가 있는 GP가 XNUMX옴 동축 케이블로 전원을 공급받을 때 ~XNUMX의 SWR을 제공한다는 것은 놀라운 일이 아닙니다(이론적인 SWR 값은 ~XNUMX). 넓은 주파수 대역에서 일부 수직 안테나의 명확하고 효율적인 작동이됩니다. "그라운드"의 손실은 크게 확장됩니다. KB 안테나용 노치 회로 노치 회로가 있는 안테나("W3DZZ" 등)는 아마추어 무선 실습에 널리 사용됩니다. 그들은 상당히 수용 가능한 특성을 가지고 있지만 건설적인 관점에서 볼 때 그다지 편리하지 않습니다. LC 리젝터 회로에 포함된 커패시터로 인해 제조 또는 구매 시 특별한 어려움이 발생합니다. 수분 대기에 노출된 조건에서 작동하는 잘 정의된 등급과 매우 높은 전기 매개변수를 가져야 합니다. "W3DZZ" 유형 안테나의 노치 회로는 동축 케이블 조각으로 만들 수 있으며 그 브레이드는 필요한 인덕턴스를 형성하고 "중앙 코어 브레이드"는 필요한 커패시턴스를 생성합니다 | 8].
이러한 리젝터 회로의 설계는 그림 8에 나와 있습니다. 1. 동축 케이블 2는 유전체 프레임 3에 감겨 있습니다. 케이블 5의 끝은 그림에 따라 프레임의 구멍으로 통과되고 납땜됩니다(4). 브래킷 6는 안테나 시트 XNUMX을 연결하는 데 사용됩니다. 리젝터 회로가 있는 간단한 안테나의 경우 코일 매개변수의 선택은 상당히 임의적입니다(필요한 리젝션 주파수를 제공하는 데만 필요함). 안테나 "W3DZZ"에서. 또한 코일 L의 인덕턴스와 커패시터 C의 커패시턴스의 비율이 잘 정의되어 있어야 합니다. 이것이 없으면 안테나의 다중 범위 특성을 실현하는 것이 불가능합니다. 지향성 안테나 회전 방향성 KB 안테나는 모든 단파 장비의 꿈입니다. 그러나 많은 라디오 애호가들은 풀 사이즈 안테나("웨이브 채널", "더블 스퀘어" 등)를 만들 여유가 없습니다. 그 이유 중 하나는 단파가 안테나를 설치하는 데 사용할 수 있는 주거용 건물 옥상의 매우 제한된 영역(특히 타워 하우스)입니다. 그렇기 때문에 아마추어 라디오 잡지에는 소형 단일 또는 다중 대역 KB 안테나에 대한 다양한 옵션에 대한 설명이 자주 있습니다.
스케치가 그림에 표시된 안테나. 9, "DOUBLE-D"("더블 델타") [9]. 크기가 작고 가벼우며 회전식 지향성 안테나를 설치하여 아마추어 라디오의 효율성을 높이려는 단파 사용자의 첫 번째 디자인일 수 있습니다. 마스트(1)의 상단에서 D 거리에 방습 화합물이 함침된 대나무 또는 목재로 만든 2개의 스페이서(5)가 있습니다. 능동소자(3)와 반사기(4)의 웹은 연장부(6)를 통해 이들 스페이서의 단부에 부착된다. 두 웹은 모두 구리선 또는 안테나 코드로 만들어지며, 연장부는 나일론 코드로 만들어진다. 활성 요소와 반사경의 구성은 라틴 문자 D와 유사하므로 안테나의 이름입니다. 안테나는 50옴의 파동 임피던스를 갖는 동축 케이블(XNUMX)을 통해 공급된다. 미터 단위의 안테나 와이어 요소 길이는 다음 공식을 사용하여 계산됩니다(f는 MHz 단위의 작동 주파수임). A = B = 85,1/f C = 60,2/f D=17,8/f E = 34/f 주파수 값 f는 해당 아마추어 범위의 중간 또는 단파에 가장 관심이 있는 섹션의 중간(예: 전신 섹션의 중간)에서 선택됩니다. 데이터 [9]에 따르면 "DOUBLE-D" 안테나는 지향성 및 후방-전방 방사율 측면에서 10요소 "웨이브 채널" 안테나보다 실질적으로 열등하지 않습니다. 그러나 그림과 같이 대역폭이 낮습니다. "DOUBLE-D" 안테나(곡선 28) 및 풀 사이즈 "파동 채널"(곡선 1)에 대한 SWR 대 주파수(2MHz 대역)를 나타내는 도 XNUMX.
이 안테나는 활성 요소와 반사경의 길이를 선택하여 조정됩니다. 공진 주파수에서 입력 임피던스는 순전히 활성이며 약 40옴입니다. 이러한 안테나 구성 원리를 이용하여 다중 대역 설계를 제작할 수 있습니다. 이 경우 별도의 동축 케이블을 사용하여 각 활성 요소에 전원을 공급하는 것이 바람직합니다. 이중 대역 안테나(14MHz 및 21MHz)를 사용한 실험에서는 동일한 설계에서 요소를 두 번째 범위로 설정해도 안테나 패턴이 변경되지 않는 것으로 나타났습니다. 하나의 동축 케이블을 통해서도 두 활성 요소에 전원이 공급되었을 때 SWR은 두 아마추어 대역 내에서 2를 초과하지 않았습니다. 콤팩트한 14대역(21, 28 및 11MHz) "double square"(그림 9)가 제안되었습니다. 1H10GL [21]. 크기 측면에서 28 및 21MHz에서 28대역 "더블 스퀘어"를 초과하지 않습니다. 이 안테나는 기본적으로 14 및 21MHz 대역에 대한 두 개의 전체 크기 "이중 사각형"으로 구성되며 세 번째 대역인 XNUMXMHz는 XNUMXMHz 대역 요소에 부하 커패시턴스를 연결하여 얻습니다.
마스트 1에는 짧은 베어링 빔 2가 고정되어 있으며 브래킷 3 "고슴도치"가 부착되어 있습니다. "베어링 트래버스"- "고슴도치"(각각 개별적으로 "이중 사각형"에서 널리 사용됨)의 조합을 사용하여 녀석 6에 대해 매우 높은 부착 지점을 얻을 수 있었습니다. 안테나는 마스트 1과 함께 회전합니다(기어박스가 있는 엔진은 베이스에 설치됨). . 이 경우 마스트와 가이 사이의 최대 허용 각도가 5°인 경우 가이가 지붕에 부착되는 지점은 마스트 베이스에서 약 5,5m가 됩니다. "고슴도치" 요소(3)의 구성(강철 앵글로 만들어짐)이 그림 11에 나와 있습니다. c. 대나무 스페이서(4)는 U-볼트 또는 클립으로 이러한 요소의 구부러진 부분에 고정됩니다. 스페이서의 길이는 약 2,4m이고 프레임의 각 변의 길이는 21MHz 대역의 경우 3,6m, 28MHz 대역의 경우 2,75m입니다. 14MHz 대역에서 안테나 작동을 보장하는 부하 커패시턴스 요소는 21MHz 대역 프레임 내부에 있습니다(이 프레임보다 마스트에 약간 더 가깝습니다). 각 프레임당 20,2개씩 11개의 노치 회로에 의해 "꺼집니다". 노치 회로의 공진 주파수(안테나 연결 전)는 -XNUMXMHz입니다. 구조적으로 그들은 리뷰의 이전 섹션에서 설명한 것과 같은 방식으로 동축 케이블로 만들어집니다. 회로는 그림에 표시된 지점에서 프레임과 용량 성 부하 사이에 연결됩니다. 열하나. 밴드 28 및 21, MHz에서 안테나 요소를 튜닝하는 방법은 표준과 다르지 않습니다. 14MHz 대역에서 안테나는 요소의 길이(용량성 부하)를 선택하여 조정됩니다. 이러한 요소의 길이 변경이 21MHz 대역의 안테나 매개변수에 상당한 영향을 미치는 경우 이는 노치 회로가 정확하게 조정되지 않았음을 나타냅니다(즉, 21MHz 대역에서 작동할 때 용량성 부하를 완전히 "끄지" 않음). 50옴 동축 케이블로 안테나를 공급할 때 SWR은 세 대역 모두에서 2를 초과하지 않았습니다. 문학
저자: B. Stepanov(RU3AX); 게시: cxem.net
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