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無線電子工学および電気工学の百科事典 430 MHz の高性能アンテナ。 無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典
デシメートル波帯 (DCW) では、次の理由から、放射パターンがシャープな高性能アンテナを使用することをお勧めします。 アンテナの高い指向性により、通信回線のエネルギーポテンシャルが大幅に増加し、通信範囲を拡大するか、送信機の電力を削減できます。 後者は、経済的に有利であるだけでなく、DCV 範囲で高い送信機電力を得ることが困難なためです。 さらに、アンテナの指向性が高いため、受信デバイスが外部干渉を受ける可能性が低くなります。 最後に、指向性の高いアンテナにより、同じ周波数範囲で動作する複数の近接した通信システムの相互影響を減らすことができます。 指向性に直接関係するアンテナゲインc。 通信回線に沿った伝搬中のRFエネルギーの損失をある程度補償します。 コレスポンデント間の距離が大きくなると、送信信号のレベルが低下し、より多くの指向性アンテナを使用する必要があります。 このようなアンテナは、指向性が比較的弱い複数のアンテナをシステム（アレイ）に組み合わせることで構築できます。 アレイに含まれる単一のアンテナは、それらの指向特性を考慮して、最適な距離で相互に相対的に配置する必要があります。 距離が最適ではない場合、アレイ内のアンテナは十分に活用されず、アレイの指向性係数 (DRC) は可能な限り低くなります。 この場合、アンテナ装置全体の寸法が不当に大きくなり、その指向性特性が悪化する（メインローブが狭くなり、サイドローブが大きくなる）ため、最適距離よりも大きい距離は実用的ではない。 指向性 = Do の単一アンテナの有効表面 Seff の概念を使用して、個々のアレイ アンテナ間の距離をおおよそ選択します。 Seff =（Dol2)/4p; ここで、lは波長です。 この表面を辺 a=2/XNUMXSqr(Do/p) の正方形として条件付きで表すと、アンテナの電気的中心を辺 "a" の正方形の頂点に沿ってアレイに配置することができます。 この場合、有効面 Speffアンテナアレイはn*Seffにほぼ等しくなります。ここで、nはアレイに含まれるアンテナの数です。 アンテナアレイのゲインの値は、Doの値（各単一アンテナのゲイン）とアレイを形成する単一アンテナの数の両方に依存することは明らかです。 この数が増えると、アレイアンテナのコモンモード電源とフィーダーとのマッチングが技術的に困難になります。 動作波長を短くすると、これらの問題が悪化し、考慮されている周波数範囲では、すでにかなり目立ちます。 マルチエレメントアンテナアレイの構築における重要なポイントは、そのエレメントの選択、つまりシングルアンテナです。 この要素は構造的に単純で、非周期的な特性を持っている必要があります。 後者の品質は、アマチュア条件でアンテナアレイを作成する場合に特に必要です。この場合、高い同一性を持つ単一アンテナを多数作成することは困難です。 単一のアンテナに顕著な共振特性がないため、アレイ全体に大きな損傷を与えることなく、アンテナ部品を作成するときに指定された寸法からの逸脱を許容できます。 このような要素として、図1に示すジグザグエミッタを使用できます。 この図は、430〜440MHzの周波数範囲でのラジエーターの寸法を示しています。
エミッターは、何らかの方法（はんだ付け、ボルト、またはリベット）で一緒に固定されたXNUMX枚の同じ金属プレートでできています。 アンテナa〜aの給電点をボルトやリベットで固定する場合は、フィーダーをはんだ付けするために真ちゅう製の錫メッキの花びらを取り付ける必要があります。 エミッタのこの設計では、そのポイントb-bに電流の腹があり、したがってゼロ電圧になります。 このため、エミッターは金属ラックでポイントb〜bによってリフレクターに固定でき、アンテナの電気的対称性を損なうことなく、分配フィーダーをこれらのポイントのXNUMXつに通すことができます。 したがって、特別なバランシングデバイスを製造して使用する必要はありません。 電位がゼロのポイント「b」からの分配フィーダーは、エミッターのXNUMXつのプレートに沿ってその電源ポイントまで配置され、そこではんだ付けされます。 エミッタをより強くするために、誘電体ボードをポイントa〜aの間に配置できます。 エミッターのシンプルな設計により、アイデンティティーの高い複数の生産が可能になります。 この放射器の指向性とTWV（進行波係数）は周波数依存性が弱く、使用波長域ではほとんど変化しません。 したがって、ラジエータの設計とその非周期特性は、アンテナ アレイ要素の要件を満たします。 アンテナ アレイを構築する次のステップは、アレイ内の要素の配置とそれらの間の距離の選択です。 所定の波長範囲の反射板を備えたジグザグ ラジエータの偏波の E 面と H 面の放射パターンはほぼ同じです。 これにより、一辺が約 0.9l に等しい正方形の頂点に沿って格子の要素を配置できます。 アンテナアレイを正常に動作させるには、アンテナアレイに適切に給電し、アレイの要素をメインフィーダーと調整する必要があります。 この場合、電力供給システムは、アレイ要素の同相放射およびそれらに供給される電力の均等性を保証することが望ましい。 説明したアンテナアレイで使用される電源システムの動作原理は、図2から理解できます。
この図は、1つのジグザグラジエーターを示しています。これらのラジエーターの導体は、インインのフィードポイントから同相で励起されます。 この場合、配電フィーダ2と3、4と0,6はペアで並列に接続され、インインポイントのペア自体は直列に接続されます。 これにより、最初の近似では、ポイントc-cで、個々の分配フィーダーの入力で利用可能な入力抵抗の値を復元し、それによって、0,7つのエミッターを供給するフィーダーと同じ程度の180つのエミッターを供給するフィーダーの一致を保証できます（KBV〜180 -1）。 I-Vのパワーポイントに供給される電圧の位相は、相互に3°シフトします。したがって、エミッタを正しく位相調整するには、3°の追加の位相シフトを人為的に作成する必要があります。 このシフトは、たとえば、ラジエーターの右側に分配フィーダー4と3を配置し、左側にフィーダーXNUMXとXNUMXを配置することによって実行できます。 当然、cの給電点からエミッタaaの給電点までの配電ケーブルの電気的長さは同じでなければなりません。 図上。 図３ａは、ノードＡにおける４つの配電フィーダの同軸ケーブルの設置の構造的実施を示している。
ノードAでのケーブル接続は非常に単純であり、これ以上の説明は必要ありません。 接続導体の長さはできるだけ短くし、はんだ付けポイントは非常に正確である必要があることに注意してください。 ノードAは誘電体ボードに取り付けられており、マストから40〜50mm離す必要があります。 75つのエミッターのメインフィーダーとして、3オームの同軸ケーブル（できればRK-300）または3オームのXNUMX線式ラインのいずれかを使用できます。 最初のケースでは、ケーブルはバランシングデバイスを介して電源ポイントc〜cに接続する必要があります。その概観を図XNUMX、bに示します。
このデバイスは、ケーブルの中心導体の接続点から 173 mm の距離で互いに短絡された、同じ直径の 300 つの導体で構成されています。 平衡装置の導体の 3 つの役割は、メイン フィーダーのシールド ブレードによって実行され、真鍮管がもう XNUMX つの役割を果たします。 点 g-g で、平衡装置はノード A の点 v-v に接続されます。平衡装置の導体はノード A の誘電体電源ボードに固定して、フィーダからの機械的力が励起点 v-v に伝達されないようにする必要があります。それらの連絡先を壊さないでください。 XNUMXオームの波動インピーダンスを持つXNUMX線式ラインがメインフィーダーとして使用される場合、別のUエルボがバランス装置に接続されます（図XNUMX、下のb）。 PK-3 または PK-1 ケーブルからのフィーダでは、U エルボをオンにする必要はありません。 U エルボは抵抗値を 300 倍にし、3 線式ラインを使用する場合に必要な抵抗変換とバランスの両方を提供します。 10 オームの波動インピーダンスを持つ 4 線式ラインは、銅線で作成できます。 ラインのワイヤを固定するには、PK-XNUMXケーブルのポリエチレン絶縁体から長さ約XNUMX mmの小片に切り取り、ポストを固定する必要があります。 ラインのワイヤに取り付けられた絶縁片は、絶縁テープでペアで固定されます（図XNUMX）。
家に入る前に、図 4 に示すように、2 線式ラインの端を点 e-d で別の ET エルボーに接続する必要があります。 スキームが図5に示されているXNUMXつのラジエーターのアンテナアレイのデバイスと寸法を図XNUMXに示します。
このグレーティングの指向係数は約 40 です。エミッターが配置されているフレームの設計を図 6 に示します。 これは、マストに取り付けられた XNUMX つの水平レールと XNUMX つの垂直レールで構成されています。
エミッターが十分に剛性のある材料でできている場合は、垂直スラットを省略できます。 アンテナアレイの指向性を高めるために、反射板を使用することをお勧めします。 リフレクターオプションの7つを図XNUMXに示します。
これは2つの水平レールで構成され、そのエッジに沿って、アンテナコードまたは直径3〜0,5mmの裸の銅線の1つのセグメントが固定されています。 リフレクターの壁を形成するアンテナコード（またはワイヤー）には、直径7〜8mmの横導体が取り付けられています。 リフレクターは、XNUMXつのブラケットを使用してマストに取り付けられます（図XNUMX）。 できるだけ軽くする必要があります。 リフレクターを備えたXNUMXつのエミッターのアレイの概観を図XNUMXに示します。
格子を取り付けるときは、正確に通信相手に向ける必要があります。 マストの支線は交差してはならず、アンテナ アレイのラジエーターの導体に触れてはなりません。 男がアンテナウェブの前を走る場合、それらはそれらの間に絶縁体があるいくつかの部分で構成されている必要があります。 絶縁体間の距離は約 150 mm にする必要があります。 150 線式ラインのワイヤーはマストと平行に走ることができますが、マストに触れてはなりません。 屈曲した場所では、絶縁体に固定できます。 ただし、固定および曲げ（できればより滑らか）中に160線式ラインの導体が大きく変形しないようにする必要があります。 そのため、たとえば、照明ネットワークのワイヤーで行われているように、絶縁体に巻き付けることはできません。 図からわかるように、XNUMX つのエミッタのアンテナ アレイの寸法は比較的小さいです。 さらにXNUMX倍にすることで、グレーティングの指向性をXNUMX～XNUMX程度まで高めることが可能です。 格子要素用に選択された電源方式により、これをそれほど困難なく行うことができます。 図 9 は、16 素子のアンテナ アレイの給電方式を示しています。 2つのエミッターをそれぞれ9つの要素と見なすと、図3の図に似ています。 図 75 のフィード ポイント in-in および in'-in' を持つすべてのノードは、レース 300 に示すように実行されます。 バラン付きの 9 Ω 同軸ケーブルと、ST エルボを使用した XNUMX 線式 XNUMX Ω ラインの両方をメイン フィーダーとして B'-B' ポイントに接続できます。 電源ノードのいずれかでバランス デバイスの端を不適切に接続すると、アンテナ アレイ全体の位相がずれてしまうため、電源ラインの設置には特別な注意が必要です。 ジグザグラジエーター自体の電力ポイントへの配電ケーブルのレイアウトも、図XNUMXに示されています。
図16に示すように、10個のエミッターのグリッドをフレームに取り付けることができます。 ここでも、垂直スラットは必ずしも必要ではありません。 アンテナリフレクターは上記の方法で作られています。
フィーダーシステムの実装に関する要件は完全に保持されます。 システム調整の徹底とその機械的剛性に対する要求が高まっています。 アンテナの指向性は比較的高いです。 半分の電力レベルでの放射パターンの開き角は約16°です。 したがって、方向から対応する方向への逸脱および±4°を超える高度での逸脱は望ましくありません。 著者: K. ハルチェンコ; 出版物: N. ボルシャコフ、rf.atnn.ru
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