カウンターウェイトは何個必要ですか？スキーム、説明

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カウンターウェイトは何個必要ですか? 無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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設置面積が小さくて済む垂直アンテナは、短波帯で非常に人気があります。ただし、その有効性は本質的に人工の「地球」、つまりカウンターウェイトに依存します。「多ければ多いほど良い」という一般的な推奨は、必ずしも受け入れられるわけではありません。カウンタウェイトに関しては、根本的に異なる XNUMX つの状況があることに注意してください。そのうちの XNUMX つは、アンテナを十分に高く上げることが可能で、カウンターウェイトが「地面」 (建物の屋根など) から取り外されたときに発生します。これは VHF 帯域では一般的です。ここでは、カウンターウェイトの数は本質的に重要ではありません。XNUMX から XNUMX または XNUMX までです。最初のケース (垂直カウンタウェイトが XNUMX つある場合) では、単純な垂直ダイポールが得られます。 XNUMX つ目では、カウンターウェイトをエミッターに対してある角度で取り付け、円周上に均等に配置して円形の放射パターンを提供します。しかし、両方のオプションは、カウンターウェイトの動作に対する「地面」の影響が重要ではないという事実によって統合されています。

もうXNUMXつの問題は、カウンターウェイトを「地面」の非常に近くに配置する必要があるかどうかです。これは、天秤が「地面」から波長よりもかなり短い距離にある場合、HF 帯域でよくある状況です。それらの数が不十分であると、導電性の低い「地面」(土壌、建物の屋根など) で大幅な損失が発生し、その結果、アンテナ効率が著しく低下します。

この場合に必要なカウンターウェイトの数の分析は、W2FMI によって実行されました (Jerry Sevick. Short Ground-Radial System for Shortverticals. - QST、1978 年 18 月、p. XNUMX)。分析の結果から XNUMX つの結論が得られます。第一に、所定の数のカウンターウェイトには長さの制限があり、それを超えるとカウンターウェイトの有効性は向上しません。

第二に、一定の長さのカウンターウェイトではその数に制限があり、それを超えても効率の向上には寄与しません。これらの結論に現れる「限界」の概念はかなり曖昧であり、効率はカウンターウェイトの数とその長さに応じて滑らかに変化します。

W2FMI の研究から導き出された上記の点を拡張して、G3SEK は、カウンターウェイトの長さと数を決定するための単純で実践的な基準を提案しました (John White. In Practice. - RadCom. 1999, 45 月、p. 2)。 0,02つの比率のW0,05FMI。彼の推定によると、カウンターウェイトの長さとその数は、カウンターウェイトの端の間の距離 (図を参照) が kl になるようにする必要があり、k の値は 0,05 ... 0,02 の範囲内に収まるはずです。 k が XNUMX より大きい場合、損失は大きくなります。 k を XNUMX に減らすと、アンテナの効率が実際に向上します。ただし、k をさらに減少させても、顕著な効果は得られなくなります。

カウンターウェイトはいくつ必要ですか？

多くのアンテナの説明では、屋根の上の小さな高さに位置する、長さ4 / 3の「共振」カウンターウェイトが表示されます。 G30SEK 基準に基づくと、そのようなカウンターウェイトはその数が少なくとも XNUMX 個であれば効果的であると主張できます。上記の比率はすべて、同じ長さのカウンターウェイトに対して有効です。

この資料で説明されている比率は、「カウンターウェイトの数 - カウンターウェイトの長さ」の組み合わせに対する妥当な制限を定義します。明らかに、これらの比率が満たされるという条件下では、特定のアンテナに対して XNUMX つのシステムのうち最も優れたシステムは、依然としてカウンターウェイトの長さが長いシステムになります。

GP アンテナは常に短波で人気があるため、この出版物 (「ラジオ」、1999 年、第 6 号) は雑誌の読者の関心を呼び起こしました。ここでは、W2FMI (Jerry Sevick. Short Ground-Radial System for Shortverticals. - QST、1978 年 30 月、p. 33-XNUMX) によって得られた、カウンターウェイトの数とその影響の研究で得られた結果についての詳細情報を示します。長さはアンテナの効率に影響します。

ここで話しているのは、地面の近くに (実際にはマストなしで) 設置された HF アンテナについてです。これらの実験では、W2FMI測定によるアンテナの下の土壌は「平均的」でした。つまり、導電率は15...30 mS/mでした（高い値は雨後の土壌を指し、低い値は乾燥したことを指します）土壌）。雨の後のアンテナには「悪い」、小さい - 乾燥します）。アンテナにとって「悪い」とは、導電率が5 mS / m未満（石、砂）の土壌であり、「非常に良い」は約100です。残念ながら、現代の建物の鉄筋コンクリートの屋根は、おそらく「悪い」ことを指します。土壌"。

図 1 は、W2FMI によって得られた、共振周波数でのアンテナ入力インピーダンスのカウンターウェイトの数への依存性を示しています。放射抵抗（有用部分）と損失抵抗が含まれます。使用した W2FMI ドライバーの直径と理想的な (ロスレス) グランドの入力インピーダンスの計算値は 35 オームでした。

カウンターウェイトはいくつ必要ですか？

図からわかるように。図 1 に示すように、入力抵抗のこの値に近い値は、バランスの数が 50 を超える場合にのみ達成されます。言い換えると、バランスの数が少ない場合、送信電力のかなりの部分がアンテナによって放射されません。文字通り「地面」に入ります。 70 つまたは 50 つのカウンターバランスを備えた最も一般的な GP バージョンの場合、入力インピーダンスは約 XNUMX オームとなり、したがってアンテナ効率は約 XNUMX% になります。

図に示すデータから。図１から分かるように、カウンターウェイトの長さはアンテナの効率に大きな影響を与えないことも分かる。

この問題は、W2FMI によって詳細に調査されています。測定結果を図に示します。図２は、長さの３つのオプション（１／４、１／８、および１／１６）におけるカウンタウェイトの数に対するアンテナ効率の依存性を示している。これらの曲線を分析すると、いくつかの結論を導き出すことができます。

カウンターウェイトはいくつ必要ですか？

まず、一般的に言って、カウンターウェイトが長いほど効果的です。

第二に、カウンターウェイトの数が少ない場合、カウンターウェイトの長さは効率にほとんど影響を与えないため、この場合、長いカウンターウェイトの製造に費やした労力と資金が目立った結果をもたらさない可能性があります。

第三に、特定の条件下では、短い (4/XNUMX 未満) カウンターウェイトでも長いカウンターウェイトと同じアンテナ効率が得られます。

後者についてさらに詳しく説明しましょう。図から。図２から、長さが１／４の４個のカウンタウェイト、１／８の長さの５個または６個のカウンタウェイト、および１／１６の長さの７個のカウンタウェイトによって同じ効率が得られることが分かる。さらに、2 個の 4/8 長のカウンターウェイトは、16 個の 16/4 長のカウンターウェイトと同じ効率を提供します。また、短いカウンターウェイトの使用によってもたらされる設計上の利点 (特に低周波数範囲) は明らかです。

著者：ジェリー・セヴィック

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