高性能VHFアンテナ。スキーム、説明

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高性能VHFアンテナ。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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過去3年間のアマチュア無線家によるVHF帯域の集中的な開発は、さまざまな設計の多くのアンテナの出現につながりました。近年、トラバースが細長いアンテナが特別に配布されています。このようなアンテナのトラバースの長さは数波長であり、パッシブエレメントの数はXNUMX以上に達します。「オーロラ」、流星群、ICXNUMX、月面を介してVHFで長距離および超長距離通信を行うときに、超短波でよく使用されるのはそれらです。

長いトラバースを備えたアンテナへの関心は、第一に、従来の「波チャネル」の構築とほぼ同じ材料費で、それらのゲインが著しく大きいという事実によって説明することができます。第二に、すべての要素がXNUMXつのキャリアビームに取り付けられているため、このようなアンテナの設計は単純です。第三に、RFエネルギーはXNUMXつのアクティブな要素にのみ供給されるため、アンテナとフィーダーのマッチングが比較的簡単であることが魅力です。ただし、これらのアンテナにはいくつかの欠点もあります。低逆放射の抑制と、要素数の増加に伴う動作帯域の大幅な狭まりです。

拡張トラバースを備えたVHFアンテナの多くの興味深い設計が、有名なフランスの超短波F. Tonna（F9FT）によって開発されました。 アンテナ F9FT 十分に高い効率、比較的小さいサイズと重量を持っている、それらは一致する要素を持っていません。しかし、おそらく彼らは 主な利点 - 簡単な再現性、個々のアンテナの同一パラメータを取得します（要素のすべての寸法を厳密に遵守します）。後者は、同じタイプの複数のアンテナを配置することにより、高ゲインの複雑なアンテナシステムを作成することを可能にします。

F9FT アンテナの主なパラメータを表に示します。与えられたアンテナゲインは、半波長ダイポールに関連しています。

図に図１を参照すると、２メートルの範囲の１６要素アンテナの図が示されている。そのトラバースは、一辺が1 mm、壁の厚さが-16 ... 2 mmの丸められた正方形のプロファイル、または直径20mmのパイプで構成されています。リフレクターとアクティブバイブレーターが固定されているトラバースの部分は、「アリ溝」の形をしています（図1,5、b）。パッシブエレメントは、直径2mmのアルミニウム線でできています。他の材料（銅、真ちゅう、アルミニウム合金、バイメタル）を使用しても、アンテナの質量を除いて、アンテナのパラメータに目立った劣化は発生しません。リフレクターとダイレクタの可能な取り付けオプションの20つを図1に示します。 4.c.

図1（クリックすると拡大）

波抵抗75オーム（図2、a）のアクティブバイブレーターは、直径5 mm、波抵抗50オーム（図2、b）のアルミニウムワイヤーでできています。直径12mm、直径5mmのワイヤーで作られたアルミニウム製のマッチングボウで接続されています。

図2（クリックすると拡大）

アンテナの主なパラメータ

パラメーター	9素子	13素子	16素子	21素子
周波数範囲、MHz	144 146 ...	144 146 ...	144 146 ...	432 435 ...
ゲイン、デシベル	11,8	12,8	15,6	16,8
水平開き角、度	38	34	32	24
垂直開き角、度	46	38	34	26
バックローブ抑制、dB	15	20	22	23
最大サイドローブ抑制、dB	50	50	60	40
SWR	1,3	1,2	1,2	1,1
アンテナ長、m	3,3	4,0	6,4	4,6

アクティブなバイブレータは、トラバースからしっかりと分離する必要があります。ガラス繊維、テフロン、有機ガラスなどを断熱材として使用できます。

図に図３ａおよび３ｂは、２メートル帯用の９要素および１３要素のアンテナを概略的に示している。これらのアンテナの波動インピーダンスが異なるアクティブバイブレータの設計を図3に示します。 3、in（9オーム）および13、d（2オーム）。

図3（クリックすると拡大）

これらのアクティブバイブレータのサイズが 16 素子アンテナで使用されているものと多少異なるのは、これらのアンテナをフィーダによりよく適合させたいという要望によるものです。これらのアンテナのキャリアトラバースの断面は、16 エレメント (20x20 mm) と同じです。構造的には、9 素子と 13 素子のアンテナは 16 素子のアンテナと同じように実行されます。

図 4a は、21 cm の範囲の 70 エレメントアンテナの概略図を示しています。図に示されているエレメント間の距離は、特性インピーダンス 75 オームのフィーダを使用した場合を示しています。アンテナに 50 オームのケーブルを給電する場合、距離は次のようにする必要があります。 139mm。残りのディレクターは、図に示されている距離にあります。トラバースには、一辺が 1 mm の正方形プロファイルが使用されます (直径 48 ～ 1 mm のチューブを使用できます)。すべての受動素子は直径 2 mm のアルミニウム線でできており、トラバースに直接固定されています (図 68、c を参照)。アクティブバイブレータ (図 2b) は、直径 3 mm のアルミニウム線でできています。トラバースへの取り付け点では、トラバースから分離する必要があります。

図4（クリックすると拡大）

一見すると、バランスのとれたバイブレータに不平衡の同軸ケーブルを直接供給すると、良い結果が得られないように見えるかもしれません。この場合、両端の電圧比は約 2:3 であるためです。そして、これは必然的に垂直偏波を伴う放射の形成につながり、それによってアンテナの利得とその放射パターンが悪化します。ただし、実験によると、この方法でアンテナに給電することは可能ですが、アクティブバイブレータの入力インピーダンスは供給フィーダの波動インピーダンスと一致する必要があり、アクティブ要素はトラバースから確実に分離されます。この場合、供給される RF エネルギーのほとんどすべてがアクティブバイブレータによって周囲の空間に放射され、多数の受動素子がアンテナ放射図のメインローブを厳密にその軸に沿って形成します。図上。図 5 と 6 は、16 メートル帯域の 9 素子 F2FT アンテナの水平方向と垂直方向の放射パターンを示しています。

高性能VHFアンテナ
Pic.5

高性能VHFアンテナ
Pic.6

より多くの力を得るために。同じタイプのアンテナがシステムに結合されます。同じタイプのアンテナの数を 2.5 倍にすることで、システムゲインを 16 dB 増加させることができます。最大値は、アンテナ間の最適な距離とアンテナの厳密な位相調整の条件下でのみ達成されます。 2 素子の 21 m アンテナと 70 素子の 2 cm アンテナの最適な距離は 7l です。図 XNUMX は、アンテナシステムのレイアウトオプションを示しています。

図7（クリックすると拡大）

たとえば、75オームの特性インピーダンスを持つフィーダー、75オームのインピーダンスを持つアクティブエレメントを備えた75つのアンテナのアンテナシステムと調整する必要がある場合は、次のことを行う必要があります。両方のアンテナのバイブレーターは、l / 2の倍数の長さの同軸ケーブル（インピーダンスは1オーム）のセグメントを備えたティーを介して接続されています（l2 \ u2d l1,2,3 \ u50d cpl / 4、ここでn \ uXNUMXd XNUMX 、XNUMX、.... sはケーブル短縮係数）、XNUMX/XNUMX波長トランス付き後者は、特性インピーダンスXNUMXオーム、長さcl/XNUMXの同軸ケーブルでできています。

アンテナシステムの位相を正しくするために、同軸ケーブルセグメントの中心導体がポイントAに接続されています（図7を参照）。

同じタイプの7つのアンテナを一致させるのは非常に簡単です（図50、cを参照）。この場合、長さl75 = l1 = l2 = l3 = spl / 4、l2 = l5 = cl / 6の同じ波インピーダンス（4またはXNUMXオーム）のケーブルのセグメントが使用されます。

図7dは、XNUMXつのアンテナを組み合わせたバリエーションを示しています。これにより、円偏波の放射パターンが得られます。地球のアマチュア無線衛星を介して作業するとき、および月面から反射された信号を受信するときに、このようなシステムを使用すると便利です。両方のアンテナは同じトラバースに相互に垂直に取り付けられ、同じ名前のバイブレーターは可能な限り互いに近くに固定されています。

調整には、75オームの特性インピーダンスを持つ同軸ケーブルのセグメントが使用されます（l1 = sp1l / 4、l2 = sp2l / 2、ここでn1 = 1、3、5、...; n2 = 1,2、3 、。 ..; l2 -l1 = l / 4）および50オーム（l3 = cl / 4）。

この円偏波アンテナシステムは、シングルアンテナと同じゲインを持ちます。

最後に、実践的なアドバイスをいくつか。アンテナシステムの利便性と迅速な組み立てのために、一致するケーブルのセクションに SR-75 および SR-50 タイプの高周波コネクタを供給し、それらを接続するために HF ティーを使用することをお勧めします。このようなノードは、降水の影響から簡単に保護できます。指定されたコネクタが利用できない場合は、ケーブルセグメントを慎重にはんだ付けし、ジャンクションをポリスチレンまたはエポキシ樹脂で覆うことができます。トラバースの下側にすべての固定ネジを取り付け、それらの上にペイントすることをお勧めします. 要素のチューブは、ナイロンキャップまたはゴムプラグで端から閉じられています. バイブレータへのケーブル接続ポイントをナイロンカップに配置することをお勧めします。長いトラバースが曲がるのを防ぐために、斜めのロッドを使用して通常の方法で支えることができます。後者は、システムに配置されたすべてのアンテナに対して同じ長さでなければなりません。

文学

ラジオ第3号、1983年、p.18-20

出版物：N。ボルシャコフ、rf.atnn.ru

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