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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 VHF 안테나 튜닝 및 테스트. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전
무선 전자 및 전기 공학 백과사전 / 안테나. 측정, 설정 및 일치 무선 통신 범위와 작업 품질은 안테나 유형의 올바른 선택뿐만 아니라 안테나의 올바른 구성에 달려 있습니다. 이것은 지향성이 높은 안테나가 주로 사용되는 초단파 범위에 특히 해당되어 무선 수신의 범위와 노이즈 내성을 크게 높일 수 있습니다. 이 기사의 목적은 라디오 아마추어에게 자체 제작한 간단한 장치를 사용하여 VHF 안테나를 튜닝하고 테스트하는 데 필요한 정보를 제공하는 것입니다. 한 기사에서는 아마추어가 사용하는 모든 유형의 안테나를 고려하는 것이 불가능하므로 다른 유형의 안테나 설치와 공통점이 많은 진동기 안테나에 대해서만 이야기하려고합니다. 안테나의 주요 매개변수 아마추어 연습에서는 안테나 피더 시스템을 테스트할 때 안테나 패턴을 취하고 이득을 측정하고 피더 매칭을 확인하는 것으로 충분합니다. 안테나의 방사 패턴은 서로 다른 방향과 동일한 거리에서 안테나에 의해 생성된 상대 전력 또는 전계 강도를 그래픽으로 나타낸 것입니다. 방사 패턴은 안테나의 전체 방사 패턴에 대한 아이디어를 제공합니다. 무화과에. 도 1은 방사체, 디렉터 및 반사체로 구성된 진동자 안테나의 방사 패턴을 극좌표로 구성한 예를 나타낸다. 다이어그램은 수평으로 위치한 안테나의 수평면에서 촬영되었습니다.
안테나 이득 e는 최대 방사 방향(PSmax)에서 주어진 안테나의 방사 전력이 동일한 입력 전력을 가진 반파 진동자(PS2/XNUMX)가 방사하는 최대 전력보다 몇 배 더 큰지를 나타내는 숫자입니다. 두 경우 모두
이 경우 반파진동기는 자유공간에 있고 방사전력은 입력전력과 같다고 가정한다.
수신 또는 송신 안테나의 정상적인 작동을 위한 필요 조건은 입력 임피던스가 공급 라인의 파동 임피던스 및 그에 따라 수신기 또는 송신기의 입력 임피던스와 동일해야 합니다. 선로의 임피던스가 부하의 임피던스와 같지 않으면(선이 일치하지 않음) 에너지의 일부가 부하에서 다시 반사되어 송신기에서 안테나로 결합파 "입사"가 발생합니다. 정상파. 고주파 전압계를 라인에 연결하고 라인을 따라 움직이면 장치의 판독 값이 주기적으로 값을 변경하는 것을 볼 수 있습니다(그림 2). KBV 라인의 진행파 계수는 이 경우 장치의 최소 판독값과 최대값의 비율로 결정됩니다.
이 계수의 값은 피더의 품질을 나타냅니다. 예를 들어, 피더 라인의 부하가 단락되거나 연결이 끊긴 경우 CBV는 XNUMX입니다. 완전히 동의하면 KBV는 XNUMX과 같습니다. 측정기 피더 또는 안테나의 전압 및 전류를 나타내는 가장 간단한 표시기는 백열등과 네온의 두 가지 램프입니다. 따라서 3,5V 포켓 손전등의 전구와 네온 MN-3은 공급되는 전원이 3-6W 일 때 빛을 발합니다. 전압 표시기 전구의 감도를 높이기 위해 때때로 작은 도체가 베이스에 납땜됩니다. 안테나 측정에 필요한 장치는 필드 표시기입니다. 그것은 다이오드와 장치가 연결된 틈에 진동기로 구성됩니다 (그림 3).
인덕터 Dr1 및 Dr2는 VS-2 저항(각각 100kΩ)에 감겨 있으며 가변 피치로 감긴 PE-30 와이어가 0,5회 감겨 있습니다. 420-435MHz 주파수의 경우 이 초크는 각각 5회 회전해야 합니다. 장치의 감도가 200μA(프레임 저항은 약 750옴) 이상이고 전위차계 손잡이가 장치의 가장 작은 분로 위치에 있는 경우 표시기 판독값은 전계 전력에 비례하는 것으로 간주할 수 있습니다. 올바르게 실행된 필드 표시기의 경우 수신 최대값은 중간에 수직인 방향과 일치합니다. 필드 표시기로 작업하는 과정에서 그것과 연구 안테나 사이의 거리는 적어도 (2,5-3) l로 설정됩니다. 조정 가능한 안테나와 표시기는 건물, 숲 등이 없는 개방된 장소에 배치하는 것이 좋습니다(그림 4). 테스트 중인 안테나의 능동 진동자가 수평으로 설치된 경우 표시 안테나도 수평이어야 하며 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 안테나 방사체가 수직인 경우 표시 안테나는 수직으로 배치됩니다.
일반 브리지를 사용하여 KBV를 측정할 수 있습니다. 측정된 선은 팔 중 하나에 포함됩니다(그림 5).
라인이 일치하면 라인의 입력 임피던스는 R3의 저항과 같고 R1과 R2의 저항은 동일하며 브리지는 균형을 이룹니다. 브리지 전압계는 6을 표시합니다. 그러나 라인이 일치하지 않으면 브리지가 균형을 이루지 않습니다. 이 경우 전압계의 눈금은 진행파 계수의 관점에서 직접 눈금이 매겨질 수 있습니다. 교량의 개략도는 그림 XNUMX에 나와 있습니다. XNUMX.
실제로 여기에서 브리지는 저항 R1, R2, R3과 "라인" 커넥터에 연결된 라인의 입력 저항에 의해 형성됩니다. 고주파 전압은 "입력" 커넥터에 연결됩니다. 전압계가 "입력" 소켓에 연결되면 입력 전압이 측정되고, 전압계가 "라인" 소켓에 연결되면 브리지 대각선의 전압이 측정됩니다. 브리지의 눈금은 동일한 전압이 공급되면 전압계 바늘이 "라인"커넥터가 열리고 닫힌 상태에서 전체 스케일로 벗어나야한다는 사실에 있습니다. 이것이 작동하지 않으면 저항 R1 및 R2를 선택해야 합니다. 그런 다음 저항 Rs와 동일한 활성 저항을 "라인" 커넥터에 연결합니다. 제로 전압계 판독값(주파수에 관계없이)은 장치의 정상 작동을 나타냅니다. 고저항 전압계의 경우 진행파율의 판독값은 그림 7에 표시된 그래프와 일치합니다. 브리지 회로는 정합 라인의 입력 임피던스 또는 공진 주파수에서 안테나의 입력 임피던스를 측정하는 데 사용할 수 있습니다. 이렇게 하려면 저항 R3이 가변적이어야 하고 눈금이 있어야 합니다. 그 값은 최대 680옴이며 저항 R1과 R2는 각각 240옴입니다. 브리지가 균형을 이룰 때 측정된 저항은 분명히 R3과 같습니다. 안테나의 입력 임피던스를 측정할 때 손의 영향을 없애기 위해 대략 반파 길이의 케이블을 통해 브리지와 안테나를 연결해야 합니다.
안테나 튜닝 안테나가 작동되는 모드에 관계없이 송신 모드와 수신 모드 모두에서 안테나를 조정하고 테스트할 수 있습니다. 실제로는 전송 모드에서 조정하는 것이 더 편리합니다. 이 목적을 위해 생성기가 수신기 대신 안테나 피드에 연결되어 있는 경우 더 정확한 측정을 위해 출력 저항 값은 분리된 수신기의 입력 저항과 같아야 합니다. 튜닝된 안테나의 피더가 송신기의 마지막 단계에 직접 연결되는 경우 강한 연결로 송신기가 디튠될 수 있고 안테나 튜닝 과정 동안 발전기 전력 출력이 불안정해질 수 있음을 염두에 두어야 합니다. 이를 방지하려면 가능한 한 안정적인 차폐가 있어야 하는 안테나와 발전기 사이의 최소 연결로 튜닝을 수행해야 합니다. 안테나는 송신기에서 적절한 에너지를 공급받아야 그 특성을 유지하면서 잘 작동할 수 있습니다. 따라서 대칭 전원이 필요한 안테나를 설정하기 전에 안테나 전원 회로의 대칭을 결정할 필요가 있습니다. 이것은 동일한 백열 전구를 쌍극자의 끝에 연결하여 수행할 수 있습니다. 전구의 불균등한 빛은 비대칭을 나타내며 그 원인은 일반적으로 균형 장치(XNUMX/XNUMX파 루프, "U - 무릎" 등)의 잘못된 실행입니다. 전구는 동일한 전압에서 빛이 동일하도록 미리 선택됩니다. 완전한 대칭은 전선의 모든 섹션에서 전압의 평등과 다른 위상(기호의 반대)이 특징입니다. 대칭을 확인하고 비대칭을 제거한 후 튜닝을 진행합니다. 안테나 반파 진동자의 튜닝은 진동자의 길이를 조정하는 것으로 축소됩니다. 진동기의 특정 길이에서 자체 공진 주파수는 송신기의 주파수와 같아지기 때문에 안테나에서 전송되는 전력이 최대가됩니다. 진동기의 가장 큰 방사 방향(중간에 수직)으로 설정된 필드 표시기의 도움으로 장치의 판독값이 최대가 되는 길이를 찾으십시오. 바이브레이터의 길이는 계산된 것보다 10% 짧게 만드는 것이 좋으며, 설정할 때는 서로 촘촘하게 미끄러지는 튜브나 노즐을 이용하여 보다 정확하게 조절하는 것이 좋습니다. 진동기 설계가 조정을 제공하지 않으면 고유 진동수를 확인하는 것이 좋습니다. 진동기를 튜닝한 후 진행파의 계수를 측정하여 피더 매칭을 확인합니다. 이를 위해 안테나가있는 다른 쪽 끝에 브리지가 피더에 연결됩니다. 송신 안테나의 KBV 값은 최소 0,5, 수신 안테나의 경우 최소 0,6-0,8이어야 합니다. 낮은 KBV의 경우 예를 들어 케이블과 안테나 사이에 정합 변압기를 연결할 수 있습니다. 안테나는 약 l/4 길이의 케이블 조각이며 여기서 l은 작동 파장입니다. 이 세그먼트 Wtr의 파동 임피던스는 다음과 같아야 합니다.
여기서: W - 피더의 파동 임피던스, RА안테나의 입력 임피던스입니다. 그 후 피더가 수신기(또는 송신기)에 연결되고 KBV가 다시 측정되고 필요한 경우 매칭이 수행됩니다(다양한 매칭 장치에 대한 설명은 책에서 찾을 수 있습니다. Linde D.P. "Antenna-feeder 장치" M-L., Gosenergoizdat, 1953). 피더를 조정한 후 필요한 경우 진동기를 다시 조정합니다. 반사경이 있는 8진동자 안테나 설정(그림 XNUMX, a), 이미 터 설정을 시작합니다.
이미터를 조정할 때는 반사판을 제거해야 합니다. 이미 터와 피더를 구성한 후(구성 방법은 위에서 설명함) 반사경을 설치하고 구성합니다. 이를 위해 필드 표시기는 먼저 반사경에 대해 안테나 뒤에 설치됩니다. 안테나를 따라 반사경을 움직이거나 길이(또는 둘 다)를 변경하면 이 방향(후방)으로 가장 큰 복사 감쇠를 얻을 수 있습니다. 그런 다음 표시기는 이전의 경우와 같이 안테나 중심에서 동일한 거리에서 주 방사 방향으로 이동하고 반사판은 동일한 방식으로 최대 방사(정방향)로 조정됩니다. 이 작업을 여러 번 반복하여 후방 복사에 비해 가장 큰 전방 복사를 얻으려고 노력합니다. 송신 및 수신 모두에 대해 작동하는 안테나의 경우 반사기는 전방 최대 복사 및 후방 복사에 대한 설정에 해당하는 지점 사이의 중간 위치에 고정됩니다. 송신 안테나의 경우 반사판은 앞으로 최대 방사 위치에, 수신 안테나의 경우 최소 방사 위치에 유지됩니다. 경험에 따르면 이러한 조항은 약간만 다릅니다. 앞뒤로 조정하면 표시기 판독값이 동시에 떨어질 수 있습니다. 이는 방사체에 대한 반사경의 강한 영향으로 인해 방사 전력이 감소함과 동시에 피더 정합을 위반함을 의미합니다. 피더 정합을 조정할 수 없는 경우 방사 패턴이 여전히 만족스럽고 방사 전력의 저하가 특히 눈에 띄지 않는 반사경의 위치를 찾아야 합니다. 반사체와 방사체 사이의 거리가 0,1-0,3l 이내일 때 주요 방향의 양호한 이득과 반사 복사의 큰 감쇠의 조합이 달성됩니다. 안테나의 요소는 상호 영향이 크기 때문에 반사경을 조정한 후 이미 터와 피더를 다시 조정해야 합니다. 두 개의 필드 표시기로 작업하는 것이 훨씬 더 편리합니다. 반사판 측면에서 하나를 설치하고 이미 터 측면에서 다른 하나를 설치하면 표시기의 판독 값을 나누어 순방향 비율을 즉시 결정합니다. 또한 이를 통해 측정 중 발전기 전력 변화의 영향을 제거하고 반사경의 위치를 신속하게 결정할 수 있습니다. 반사판과 디렉터가 있는 8요소 안테나를 설정할 때(그림 0,1, b) 이미 터도 먼저 조정됩니다. 튜닝하는 동안 반사경과 디렉터가 제거되거나 특수 점퍼로 꺼집니다. 에미터를 조정하고 피더를 일치시킨 후 디렉터를 설정하기 시작합니다. 디렉터는 반사기와 마찬가지로 후방 복사에 비해 최대 전방 복사로 조정됩니다. 이미터의 길이에 비해 조정에 따라 길이가 증가하는 반사경과 달리 지시자는 조정에 따라 짧아집니다. 디렉터와 에미터 사이의 거리를 선택하여 디렉터를 조정할 수도 있습니다. 이 거리는 0,2-XNUMXl 이내입니다. 다음으로 반사경을 설치하고 구성합니다. 안테나 제조시 반사판과 디렉터를 일시적으로 끄는 장치를 제공하는 것이 유용합니다. 이를 위해 이러한 요소는 중앙에서 절단되고 단락 점퍼와 함께 제공됩니다. 설정이 완료되면 점퍼를 고정하는 나사가 있어야 합니다. 다수의 진동기로 안테나를 튜닝하는 것("파동 채널" 유형)은 위에서 설명한 XNUMX요소 안테나를 튜닝하는 것과 유사합니다. 이미 터를 조정 한 후 근처에있는 첫 번째 디렉터가 조정 된 다음 두 번째 (첫 번째를 제거하지 않고), 세 번째 디렉터가 조정됩니다. 리플렉터는 마지막으로 조정되며 이미터와 디렉터를 설정할 때 끄거나 제거해야 합니다. 이 순서로 이러한 작업이 여러 번 반복됩니다. 많은 이사(XNUMX명 이상)가 있는 시스템의 설정 및 조정은 어렵다는 점에 유의해야 합니다. 이러한 안테나의 방사 패턴은 각 디렉터의 위치와 길이를 변경하는 데 매우 중요합니다. 수신 모드의 안테나 튜닝은 약 1mW의 전력을 가진 보조 발전기를 사용하여 수행됩니다. 발전기는 진동기에 부하가 걸리며 대칭 전원 공급은 푸시 풀 회로에 따라 발전기를 수행하거나 균형 장치를 켜서 달성됩니다. 수신기는 테스트 중인 안테나에 연결됩니다. 수신기의 신호는 검출기 부하에 직렬로 연결된 마이크로 전류계를 사용하여 모니터링됩니다. 측정하는 동안 수신기 이득이 너무 높아서는 안 됩니다. 그렇지 않으면 신호 진폭이 제한되고 튜닝 최대값을 찾을 수 없습니다. 수신 모드에서 튜닝 방법의 본질은 위에서 설명한 방법과 다르지 않습니다. 송신 모드에서 최대 방사로 튜닝된 안테나 요소는 수신 모드에서 수신 신호의 최대로 튜닝됩니다. 반사판이나 디렉터를 가장 유리한 전면 대 후면 비율로 조정하여 발전기 안테나는 동일한 거리에서 안테나 앞뒤에 교대로 배치됩니다. 안테나 패턴 제거 0 ~ 360 ° 범위에서 안테나의 전체 특성을 취하는 것이 항상 가능한 것은 아닙니다. 설정의 정확성에 대한 판단은 이미 메인 빔의 각 측면에 30-40 ° 이내의 다이어그램의 일부를 줄 수 있습니다. 수평면의 방사 패턴은 고정 필드 표시기로 연구 중인 안테나를 회전시키거나 표시기로 안테나 주위를 걸어가면서 얻을 수 있습니다. 후자의 경우 표시기는 조정된 안테나가 있는 중앙에 있는 원을 따라 정확하게 이동합니다. 참조의 편의를 위해 원은 10 °마다 못으로 나뉩니다. 차트를 작성하는 동안 송신기 전력이 일정하게 유지되도록 주의해야 합니다. 최대 복사 방향으로 설정된 두 번째 필드 표시기를 사용하여 이러한 제어를 수행하는 것이 매우 편리합니다. 고정 표시기의 판독 값은 휴대용 표시기의 판독 값과 동시에 기록 된 다음 마지막 (휴대용 표시기)의 판독 값을 각 방향 각도에 대한 첫 번째 (고정)의 해당 판독 값으로 나누고 다이어그램이 작성됩니다. 얻은 데이터에. 안테나의 기하학적 축과 방사 최대값의 불일치는 비대칭을 나타내며 다이어그램의 눈에 띄는 왜곡은 종종 이물질의 반사로 인해 발생합니다. 전력 측면에서 필드를 특성화하는 방사 패턴의 경우 패턴의 너비는 최대값에서 0,5 레벨에서 측정됩니다(도 단위)(그림 1). 게인 측정 테스트 중인 안테나와 필드 표시기는 설정 프로세스에서와 같은 방식으로 배치됩니다(그림 4). 송신기 전력은 필드 표시기 바늘이 전체 눈금 a로 벗어나는 값으로 설정됩니다.макс. 그 후 송신기를 끄고 측정된 안테나 위치에 반파 진동기를 놓고 연결합니다. 그런 다음 송신기를 다시 켜고 계측기가 판독하는 값을 확인합니다.분. 공식으로 안테나의 이득 l을 계산하십시오.
보정된 출력이 있는 생성기를 사용하여 보다 정확한 측정을 수행할 수 있습니다. 발전기를 테스트 중인 안테나와 진동기에 교대로 연결함으로써 표시기가 두 경우 모두에서 동일한 판독값을 제공하도록 합니다. 그때 e=Pmax/Pmin, (5) 여기서 Pmax는 반파장 진동자를 가진 발전기의 전력이고, Pmin은 측정된 안테나를 가진 발전기의 전력입니다. 예를 들어 디렉터와 반사경이 있는 XNUMX요소 안테나는 e=4-6. 저자: A. Shur; 간행물: N. Bolshakov, rf.atnn.ru
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