小さな正方形のアンテナ。スキーム、説明

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小型の四角いアンテナ。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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短波ラジオのアマチュアが直面しなければならない問題の中で、おそらく主なものは、十分に効果的であると同時に、設計に関してそれほど複雑ではないアンテナを製造するという問題です。回転指向性アンテナが最良の結果を提供できることは間違いありません。ただし、最終型のほとんどすべてのアンテナは非常にかさばり、構造が複雑であるため、多くのアマチュアがそれらを使用することは困難です。

以下に公開された記事では、アンテナの十分に高い効率を維持しながら幾何学的寸法を大幅に縮小する方法が提案されています。これは間違いなく短波ワーカーにとって興味深いものです。

著者は、意図的にアンテナの特定の設計を示していません。さまざまな範囲で設計され、設計が異なる、さまざまな程度の削減を備えたアンテナで、さまざまな短波器が説明されている方法をテストすることを望んでいるためです。

近年、アマチュア無線の出版物のページに、リアクタンス素子（インダクタンス、キャパシタンス、線分）を使用して共振長までの電気的延長が達成される、さまざまな短波小型アンテナに関する多くの説明が掲載されています。幾何学的寸法を縮小することにより、アンテナの設置が容易になり、支持装置の設計が簡素化されます。

一部の無線アマチュアは、そのようなアンテナを懐疑的に扱い、幾何学的に縮小されたアンテナはフルサイズのアンテナよりもうまく機能しないと説明しています. これには同意せざるを得ない。実際、バイブレータを短くすると、バイブレータを流れる電流の分布図によって制限される領域（以下、「電流領域」と呼びます）が減少し、その結果、アンテナの効率が低下します。ただし、効率の低下の程度は、幾何学的な縮小の程度だけでなく、アンテナの電気的な延長方法にも依存します。さらに、実際の状態での縮小アンテナは、エネルギー損失と放射の再分配により、フルサイズのアンテナよりもさらにうまく機能することが判明することがあります。 . 明らかに、小さなアンテナは、何らかの理由でフルサイズのアンテナを設置する機会がないアマチュア無線家の注目を集めることもあります。

図1aは、フルサイズの半波バイブレータを示しています。 1c - バイブレータ。その電気的伸びは、両端の容量性負荷によって達成されます。各バイブレータについて、それに沿った電流分布が表示されます。図からわかるように、フルサイズの振動子で最大電流領域が観察されます。

小さな正方形のアンテナ
Pic.1

他の 1 つのバイブレータでは、かなりの程度の電気的伸びにより、静電容量をオンにした場合、電流領域は高さ Imax の長方形になる傾向があり、1 番目のケースでは、高さ I の三角形になる傾向があることがわかります。

図 2a は、角の 2 つを下に向けた正方形のバイブレータを示しています。点 A または B でアンテナへの対称電源を使用すると、電圧の腹は点 C および D にあり、電流の腹は点 A および B にあります。この場合も後者の方が有利です。その結果、図2aの正方形の幾何学的寸法よりも小さいが、同じ共振周波数を持つ、図XNUMXbに示す形のバイブレータが得られます。

小さな正方形のアンテナ
Pic.2

静電容量を利用した正方形アンテナの電気的拡張の実現可能性を実際に検証する目的で、約100MHzの周波数で縮小モデルで実験を行いました。正方形は直径1,2mmのワイヤーでできています。正方形の一辺のサイズは76cmです。実験の結果を表1に示します。

表1
あ、見て S、pf 周波数、MHz
0 0 102
10 0 101
20 0 98
30 0 97
40 0 96
50 0 94
50 8 65
50 15 54
50 20 50

表からわかるように、ワイヤ a (図 2、b) の長さが増加すると、静電容量 C はまだ接続されていませんが、方形波の共振周波数は低下します。これは、水平ワイヤ自体が形成する追加の静電容量により、アンテナ自体が電気的に長くなるためです。 20 pF に等しい容量 C を接続すると、振動子の共振周波数は元の周波数に比べて半分に減少しました。

絶縁体の損失を考慮せずに、従来のアンテナの寸法に対する小型アンテナの寸法の比率に応じた推定効率値を表2に示します。

表2
サイズ比 効率フルサイズのアンテナに対する小型のアンテナ、%
静電容量による電気的延長 インダクタンスによる電気的延長
0,9 〜99 85
0.8 95 70
0.7 90 55
0,65 85 50
0,6 80 40
0 55 75 35
0,5 70 30

電気的に細長いバイブレーターは、マルチエレメントアンテナを組み立てることができるエレメントです。以下では、静電容量の助けを借りて電気的に引き伸ばされた要素で作られた「二重の正方形」の構築を検討します。

アンテナの給電点が頂点 A にある場合、アンテナが電気的に対称な場合、点 B の電圧は 0 になります。点 A の電圧は、アンテナの電源回路に依存します。そう。アマチュア無線家の間で広く普及している g マッチング方式を使用すると、A 点の電圧もゼロに近くなります。一般的に言えば、これにより、バイブレータワイヤから絶縁されていない垂直ロッドとして金属パイプを使用できます。ただし、対称性にわずかな違反があると、垂直ロッドに電流が発生し、アンテナの通常の動作が妨げられます。

バイブレーターの水平部分の役割は、支持金属棒によって実行できますが、中央で切断し、垂直棒から分離する必要があります。可変コンデンサは、水平ロッドの同じポイントに接続されています。このような設計のスケッチを図3aに示します。

小さな正方形のアンテナ
Pic.3

図 3b は、1 つのコンデンサ (C2 と C1) が使用されている設計を示しています. フレームは、整合デバイスなしでケーブルによって電力を供給されます. コンデンサの回転子は、アンテナが対称の場合、ゼロに近づく小さな電位にあります。キャパシタンス C2 と CXNUMX の比率を変えることにより、アンテナを対称にすることができます。そのような必要がない場合は、ダブルブロックを可変コンデンサとして使用できます。

コンデンサの静電容量の値は、アンテナが設計されている範囲とその電気的拡張の程度によって異なります。すべての実際のケースでは、50 pF の最大静電容量値で十分です。

絶縁体は電圧の腹に含まれており、主に高周波エネルギー損失の量を決定するため、特に注意が必要です.低損失材料（磁器、ポリスチレン、フッ素樹脂など）で作られた絶縁体を使用する必要があります.

アンテナの受動素子も同様の方法で実行されます。バイブレータ間の間隔は、フルサイズのアンテナと同じままです。 4 素子アンテナの全体図を図 XNUMX に示します。

小さな正方形のアンテナ
Pic.4

特定のアマチュアバンドの特定のアンテナ寸法は、幾何学的寸法の望ましい縮小度とサポートする構造の詳細の寸法に依存するため、指定されていません。

ワイヤの長さをマーキングするときに発生する可能性のあるエラーは、アンテナをコンデンサ C で調整すると簡単に補正できます。

著者: Inzh.S. ブニモビッチ (UB5UN); 出版物: N. ボルシャコフ、rf.atnn.ru

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