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無線電子工学および電気工学の百科事典 垂直 XNUMX/XNUMX 波長アンテナの計算。 無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典
アマチュア送信機からのテレビ受信への干渉を減らす主な方法の XNUMX つは、垂直偏波の送信アンテナを使用することです。 短波の中で最も一般的なのは、XNUMX/XNUMX 波長の垂直アンテナ (「グラウンド プレーン」) です。 このアンテナは、通常、送信機から放射される動作波長の XNUMX 分の XNUMX よりやや短い長さの垂直ロッドと、カウンターウェイトで構成されます。 これは、同軸ケーブルのシースに接続されたいくつかの水平 XNUMX/XNUMX 波長ビームで構成されており、送信機から高周波エネルギーが供給されます。 このような28/32波長アンテナの放射抵抗は50〜75オームです（それを構成する金属管の外径によって異なります）。 したがって、アンテナをXNUMXオームまたはXNUMXオームの同軸ケーブルに接続すると、ケーブルに定在波が発生し、エネルギーが無駄になります。 垂直ピンをケーブルと一致させるには、追加の要素（インダクタ、コンデンサ、または特定のパラメータを持つケーブルセクション）を使用する必要があります。 水平カウンターウェイトとマッチングケーブルセクションを備えた「グランドプレーン」アンテナの簡略化された計算方法を以下に説明します。 この計算に従って構築されたアンテナは、14つのアマチュアバンド（たとえば、21 MHz）でうまく機能し、同時に、7つの隣接するバンド（XNUMXおよびXNUMX MHz）で非常に十分に放射します。 14MHz帯の数値例で計算します。 ピンとそれを供給するケーブルとの接続、および対応するケーブルセクションとそれらのサイズの指定を図1に示します。 XNUMX。
計算には、アンテナピンとカウンターウェイトビームが作成される金属チューブまたはワイヤの直径を知る必要があります。 アンテナの製造に外径 30 mm のチューブを使用するとします。 直径2mmのワイヤーからカウンターウェイトを作ります。 地面から離れた半波長ダイポールの長さとアンテナの直径の比を特徴付ける係数Mを決定します。 次の式を適用します。 M=150000/(f(MHz)D（mm）) ここで、fは範囲の中間周波数です。 D はチューブの直径です。 f=14,2 MHz で D=30 mm の場合: M=150000/(14,2*30)=352 係数Mを使用して、グラフ（図2）を使用して、30,8/XNUMX波長アンテナの放射抵抗R rad（共振周波数の場合）を決定します。Rrad \uXNUMXdXNUMXオーム。
次に、作成する短縮アンテナの真の放射抵抗 Ry を計算する必要があります。 地球とカウンターウェイトの影響により、Rizl とは異なり、次のようになります。 Ry=Rizl-Z/4Rizl ここで、Z はフィーダを構成する同軸ケーブルの波動インピーダンスです。 この例では、75 オームに等しいとしましょう。 それで： Ry=30,8-75/4*30,8=30,2 Ом. 垂直ピン L の長さを計算するには、図のグラフに従って必要です。 3 さらに 535 つの補助係数を決定します。アンテナの長さの変化に伴うアンテナの抵抗の変化を特徴付ける Kc と、カウンターウェイトと地表の影響を考慮した Kz です。 Kc=0,97、Kz=XNUMX が得られます。
K 係数を決定するためのグラフは、アンテナ長の変化が 10% を超えない場合にのみ使用できます。 アンテナが共振アンテナよりも長い場合、そのインピーダンスは本質的に誘導性であり、短い場合は容量性です。 ピンの長さ (mm) は次の式で決まります。
我々は持っています;
直径2 mmのワイヤーで作られたカウンターウェイトLnpのビームの長さを決定するために、Mを計算します。 M = 150000 / 14,2 * 2=5280そして図のグラフによると。 3 Ky=0,978であることがわかります。 それで
短縮されたアンテナには、アクティブに加えて、容量性リアクタンスもあります。 それを補うために、端で短絡されたケーブル セグメントがアンテナに並列に接続されます。 その長さは、そのリアクタンスが必要な値の誘導性を持つように選択されます。 この誘導リアクタンスを次のように定義します。 Xc=Z/S=75/1,22=61,5オーム 計算尺または接線の表を使用して、角度 a を見つけます。その接線は、得られた値 Xc と、マッチング セグメントが作成されるケーブルの波動インピーダンス Zc との比に数値的に等しくなります。 Zc=75 オームの場合: Xc/Z=61,5/75=0,82 および a=39,4° 短縮されたセグメントの長さは次のとおりです。 Lc =（833ab）/ f、mm この式で、b はケーブルに沿ったエネルギー伝搬速度を特徴付ける係数です。 一般的な中実ケーブル (RK-1、RK-3) b=0,67 の場合。 その結果、 Lc=(833*38,4*0,67)/114,2=154,9 мм 上記の計算では、カウンタウェイトのビームが水平に配置されていることを考慮しています。 ただし、傾斜した配置 (地面に対して 30 ～ 40 °の角度) であっても、不一致は重要ではありません。 フィーダー内の定在波比（SWR）は、単純なブリッジ型SWRインジケーターを組み立てることで測定できます。その回路を図4に示します。 1.ここで、抵抗R2、R3、R1とアンテナの放射抵抗がブリッジを形成します。 その対角線の2つには、送信機から高周波エネルギーが供給されます（コネクタごと）。 タイプDXNUMXEのダイオードDXNUMXは、XNUMX番目の対角線に含まれています。
抵抗 R4 は、エネルギー源 (送信機) の出力抵抗を減らすのに役立ちます。 インダクタ (Dr1) は、整流された電流の直接成分の回路を閉じます。 アンテナ回路にガルバニック伝導性がない場合に必要です。 ブリッジのバランスがとれていると、装置の矢印がずれません。 アンテナとケーブルの不一致は、矢印のずれによって示されるスタンディングウィルの外観を引き起こします。 SWR の測定手順は次のとおりです。 1. 送信機のアンテナを最大放射電力に調整します。 2. たとえば、前段ランプの XNUMX つを負のバイアスでブロックして、電力をゼロに減らし、アンテナを外します。 3.送信機入力とPerコネクタをケーブルで接続します。 SWインデックス上。 4. 抵抗 R4 を焼損させないように、ゆっくりと非常にスムーズに、SWR ポインターに供給されるエネルギーの電力を、計器の矢印が目盛りの端まで逸脱するまで増加させます。 5.ブリッジのバランスを確認するには、Antコネクタに75オームの抵抗を一時的に接続します。 その後、ミリアンメータの針はゼロになります。 6.Antに接続します。 アンテナに給電する同軸ケーブル、目盛りに電流をマークし、図5に示す曲線からSWRを決定します。 XNUMX。
アンテナ フィーダが重大な損失を引き起こさない場合、たとえば、アンテナ フィーダが RK-1 または RK-3 ケーブルでできており、長さが 15 ～ 20 m 以内であれば、SWR 2、さらには 2,5 であっても十分に許容できます。 。 この場合の総損失 (フィーダでの損失と不整合による損失の合計) は 0,5 dB を超えません。 受信局におけるこのような電力の減少は、耳で認識することはできません。 受信音量の顕著な低下（1 ～ 2 ポイント）は、SWR が 5 ～ 8 程度の場合にのみ観察されます。 構築されたアンテナの SWR が過大であるか、その寸法が本来よりも大きくまたは小さく選択されている場合は、SWR インジケーターを使用して経験的にアンテナを調整する必要があります。 必要以上に長いアンテナは、垂直部分と直列に接続されたコンデンサによって電気的に短くすることができます (図 6a)。 短すぎるアンテナは、それにインダクタンスを追加することで電気的に延長できます (図 6b)。 この場合、アンテナは交互に調整され、コイル上の両方のピンチの位置を選択します。 ここで、ピンチ 1 とピンチ 2 の間のコイルの部分は、アンテナの垂直部分を延長するために使用され、下部 (2-3) は一致する短絡ケーブルを置き換えます (図 1)。
結論として、特に近くの雷雨の間、静電気の電荷が上記のタイプのアンテナに蓄積することに注意してください。 したがって、ケーブル セクションを短絡したアンテナ (図 1) またはケーブルを分流するインダクタンス (図 6 b) を備えたアンテナを使用し、ケーブル シースを確実に接地することをお勧めします。 著者: Yu. Prozorovsky (UA3AW); 出版物: N. ボルシャコフ、rf.atnn.ru
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