垂直指向性アンテナの別のオプション。スキーム、説明

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垂直指向性アンテナの別のオプション。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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著者による以前の記事で（V.ポリアコフ。垂直指向性アンテナ。「KBマガジン」、No。5、1998、p.27-31） XNUMXつのアクティブ垂直バイブレータで構成されるXNUMX要素指向性アンテナについて詳しく説明しました。それを使った実験の過程で、XNUMX分のXNUMX波長のXNUMX線式ラインを使用せずに、垂直バイブレーターに電力を供給する別の方法が発明されました。おそらくこれは、古くてよく知られているものへの復帰であるかもしれませんが、それにもかかわらず、アンテナは機能し、簡単に調整され、良好な結果を示し、実際に使用されました。読者の判断のためにこの構造を提供します。

イデオロギーによれば、このアンテナは依然としてZLビームであり、215つの近接した垂直半波バイブレーターがほぼ逆位相で給電されます（バイブレーターの電流の位相シフトは約1°です）。変更は、バイブレーターへの電力供給方法に関連しています。イチジクに目を向けましょう。図１は、連続半波バイブレータと、その中の電流Ｉおよび電圧Ｕの分布を示している。

垂直指向性アンテナの別のオプション

これらの分布のグラフは、正弦波のセグメントにほぼ正確に対応しています。バイブレータの中央からある程度の距離を置いて変位した点Xで、その抵抗は、オームの法則に従って、電圧と電流の比R = U/Iによって決定されます。バイブレータの中央ではゼロに等しく（ここでは電圧が消失するため）、給電点がバイブレータの中央から距離Xだけ変位すると、tg（2nX / L、）に比例して増加します。このように、ちなみに、Windomアンテナは、抵抗が約600オームの単線フィーダーから電力を供給されます。約25オームの抵抗が必要になるため、バイブレーターの中央からのパワーポイントの変位は非常に小さくなります。

提案されたアンテナの電気回路は、おおよその寸法が波長で示されています。図2に示します。

垂直指向性アンテナの別のオプション

波動インピーダンスが50オームの電源ケーブルがYYポイントに接続され、逆位相励起を提供します。これらのポイントは、導体の短い「厚い」セグメントによってX-Xバイブレータのフィードポイントに接続されています。ここでは、誘導抵抗を減らすために「太い」導体が必要ですが、これはアンテナを調整するときに補正され、結局のところ、大きな影響はありません。供給フィーダーの場合、バイブレーターの入力インピーダンスは直列に接続されているため、ポイントX〜Xでのバイブレーターの入力インピーダンスは約25オームである必要があります。同様の成功で、アンテナは75オームのケーブルと一致させることができます。バイブレーターの中央からX-Xポイントまでの距離はもう少し長くなります。

バイブレーターが同じである場合、それらは正確に位相がずれて発火し、アンテナは2つの同一のローブの放射パターンで前後にひどく放射します。必要な位相調整のために、前部のバイブレーターは半波よりもいくらか短くなり、後部のバイブレーターはやや長くなります（リフレクターがそうであるように）。図16のバイブレータの電気的長さは、有限の厚さを持つバイブレータの「自然な」短縮を考慮して与えられています。フロントバイブレーターを短くすると、リード方向に約0.045°（0,09L）の位相シフトが発生し、リアバイブレーターを長くすると、ラグ方向に同じ位相シフトが発生します。バイブレーター間の距離は60Lであるため、フロントバイブレーターから後方に放射される波は、リアバイブレーターから後方に放射される波と正確に位相がずれており、両方の波が補償されます。したがって、後方放射はありません。両方のバイブレーターによって前方に放射される波の間の位相差はXNUMX°以上であり、これらの波は補償されず、指向性放射を形成します。

説明したアンテナは、430 MHzの範囲で次のようにモデル化されました。7x80mmの寸法のホイルコーティングされたグラスファイバーのプレート上で、ホイルを中央で切断し、ケーブル（YYポイント）をそこにはんだ付けし、編組をリフレクター（後部の長いバイブレーターと呼ぶ方が便利です）。バイブレーターは直径1,8mmの銅線でできており、バネブラケット（X-Xポイント）でガラステキスタイルストリップに取り付けられているため、バイブレーターを垂直に動かすことができます。このような動き、またはX-Xポイントのシフトにより、動作周波数でSWR==1を達成することができました。バイブレーターの長さを選択することにより、逆放射の抑制を実現しました。チューニング後に起こったことは次のとおりです。単一の半波バイブレーターと比較したアンテナのゲインは5dBでした。垂直面と水平面の方向パターンを図3に示します。

垂直指向性アンテナの別のオプション
Pic.3

これらは 110 素子アンテナの典型的なものであり、機能はありません。ハーフパワーでのダイアグラムの開き角は、水平面 (方位角) で 90°、垂直面 (仰角) で 6,5° です。後者の場合、バイブレータ自体の指向特性が作用し、エミッタシステムの指向特性が追加されます。ビームゲインの推定値は、等方性ラジエーターに関して XNUMX dB の値を示します。これは、上の図に非常によく対応しています。

これらの結果を受けて、10m帯でのフィールド運用用の携帯型折りたたみアンテナを構築することを決定しました。そのスケッチを図4に示します。アンテナは、直径6,5〜24mmのジュラルミンパイプでできた高さ35mの伸縮マストで持ち上げられました。マストがアンテナの放射場によって励起されないようにするために、マストの長さは15/35波長の倍数であってはなりません。この規定は実験的に検証されていませんが、アンテナの動作に対する指定された高さのマストの顕著な影響は認められていません。任意の高さの誘電体マストも使用できます。マストは、ポリアミドフィッシングコードのストレッチマークで垂直位置に固定されました。マストの上端には、厚い（20 mm）有機ガラス（絶縁体）のプレートが固定され、供給ラインの水平部分がボルトで固定されていました。それらは、XNUMXxXNUMXmmの断面を持つジュラルミンのU字型プロファイルでできていました。プロファイルの寸法は、バイブレーターを取り付けるのに十分な機械的剛性を提供する限り、重要ではありません。花びらは、ケーブルがはんだ付けされた絶縁体へのプロファイルのボルトの下に配置されました。ケーブルシースに流れる電流を減らすために、XNUMXつのフェライトリングがケーブルシースに取り付けられました。ケーブルはマストと電気的に接触していませんでした。

垂直指向性アンテナの別のオプション

バイブレーターは、直径14 mm、長さ3000mmのXNUMX本のジュラルミン管でできていました。両端で、バイブレーターはより薄くて非常に軽いチューブからのトップマストで取り付けられました。トップマストは、バイブレーターの長さを調整することにより、ネジで移動および固定できます。プロファイルの端（ポイントХ-Х）に、バイブレーターは柔らかいジュラルミンで作られたクリンプとプロファイルにネジ穴のあるネジで固定されました。ネジが固定されていない間は、バイブレーターを少し力を入れて垂直に動かし、下部のトップマストを保持することができます。

アンテナの調整は、下部トップマストを伸縮させることにより、バイブレーターの長さの選択にまで縮小されました。この場合、指向性図が制御されました。実際には、これは、信号が安定していて地上波で受信されるラジオ局を受信するときに便利です。マストを回転させ、放射パターンを観察します。著者は、モスクワから60 kmの庭の区画で実験し、27 MHzのMW範囲でモスクワの「レスキューサービス」の無線局を受信し、4の受信「フロント」と「リア」の違いを受信しました... 5ポイント（最大30 dB）。次に、バイブレーターを4％短縮して、28MHzに調整しました。許容できる図を受け取ったら、供給フィーダーで良好なSWRが得られるまでバイブレーターを垂直に動かします。この場合、バイブレーターは少し動揺しますが、それでも、ダイアグラムを形成し、連続して数回マッチングするための操作を繰り返す方がよいでしょう。これは、調整のために両方のバイブレーターの下部トップマストに到達するだけでよいため、おそらくマストを片方の膝まで下げることによって、アンテナの作業位置で行うことができます。バイブレーターの両端に電圧の腹（最大）があり、高周波の火傷を負う可能性があるため、送信機がオンのときにトップマストに触れないでください。また、バイブレーターの端に手を近づけてもアンテナが動揺します。調整後、アンテナを下げ、すべての固定ネジを締めて、再び作業位置まで上げます。

図4に示す寸法は、アンテナを調整した後に得られたものです。結果の再現性を確認するために、アンテナを所定の寸法に従って地上に組み立て、調整せずに持ち上げました。前後の放射比は約25dBで、SWRは2未満でした。マウント内でバイブレーターを垂直に動かすことで、SWRをわずかに調整するだけで済みました。

このアンテナを使って、10メートル帯での送信がなかった日のスカンジナビア灯台からの信号を受信する実験が行われました。受信機を28,268MHzに調整し、アンテナを北西に向けた後、著者は50時間半の間エーテルの最も純粋なノイズを辛抱強く聞きました。実験はかなり「静かな」場所で行われたと言わなければなりません。そこでは、0,08オームの受信機入力に低減された空気ノイズが0,1kHzSSB帯域で2,4...9μVでした。忍耐は、20ワットの垂直全方向性アンテナを放射するフィンランドのOH170TEN灯台からの信号の180つ、XNUMXつは強い、XNUMXつは弱い「バースト」で報われました。「閃光」はXNUMX秒からXNUMX秒続き、これらが散発的な流星の軌跡からの信号反射であったことは間違いありません。その後の計算では、このパスでの流星信号の減衰の値がXNUMX〜XNUMX dBのオーダーで示されました。つまり、数十ワットの放射電力、高感度の受信機、および説明されているような最も単純な指向性アンテナを使用して完全にカバーできる値。したがって、「トップテン」での流星通信はかなり可能です！

著者: ウラジミール・ポリアコフ (RA3AAE)、モスクワ; 出版物: N. ボルシャコフ、rf.atnn.ru

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