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無線電子工学および電気工学の百科事典 HF アンテナ XNUMX 本。 無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典
低周波帯域のGP David Reid (PA40HBB/G80BZF) は、3m および 0m アマチュアバンド用の興味深い短縮 GP デザインを提案しました。 アンテナの詳細な説明と、その作成に至った著者が行った実験の結果は、彼の「ホームページ」でご覧いただけます。 。 著者のご厚意により、彼のアンテナの簡単な説明を公開します。 RAZNVV はこのデザインに関して特許を申請しているため、作者の同意なしに商業目的で使用することはできないことに注意してください。 ただし、これは、短波事業者がアマチュア無線局で使用するためにこのアンテナを繰り返し使用することに制限を課すものではありません。 当初、RAZNVV アンテナは、40 メートルの範囲用に短縮された GP として開発されました。 その後、80 メートルの範囲で動作するように適合させることもできることが判明しました (メイン ラジエーターのサイズを変更せず、40 メートルの範囲でアンテナの特性を劣化させることなく)。 このアンテナの概略を図に示します。 1 (寸法 - cm)。 これは、メインラジエーター (1)、2 つの「線形負荷」 (それぞれ 3 メートルと 40 メートルの場合は 80 と 4)、および容量性負荷 (XNUMX) で構成されます。
メインエミッターは長さ2mのジュラルミンパイプ30本で組み立てられています。 追加の要素（ブッシング）なしでドッキングを確実にするために、異なる直径のパイプセクション（26、22、18、2 mm、壁厚88 mm）が使用され、深さ773.6 mmまで相互にしっかりと挿入されました。 メインラジエーターの高さは XNUMX cm となり、下部では「地面」から絶縁する必要があります。 適切な直径のプラスチック製水道管を支持絶縁体として使用しました。 エミッタの個々の要素の接続ポイントは、クランプ クランプによって確実に固定されます。 容量性負荷の設計を図に示します。 2. 長さ 2 cm、幅 100 mm、厚さ 6 mm の 1 つのジュラルミン ストリップ (90) で構成されます。 各ストリップの端の 50 つを 3°の角度で長さ 150 mm に曲げます (万力でクランプし、曲げ部分をガスバーナーで加熱します)。 クランプ カラー (XNUMX) の助けを借りて、それらはメイン エミッタに取り付けられ、水平の「十字」を形成します。 「クロス」の機械的安定性を高めるために、中心に直径XNUMX mmのディスクを設置することで構造を強化できます。
容量性負荷の目的は、エミッタの品質係数を下げ（つまり、アンテナ帯域幅を拡大し）、その入力インピーダンスを上げて 50 Ω フィーダとの整合を良くすることです。 したがって、80メートルの範囲で容量性負荷のないバージョンのアンテナの帯域幅はわずか180 kHz（SWRで2以下）であり、そのような負荷のあるバージョンの帯域幅は300 kHz以上です。 ラジエーターの全長を、対応するアマチュア バンドで共振をもたらすサイズにするために、アンテナはいわゆる「線形負荷」(線形負荷) を使用します。 この用語は、アンテナの物理的寸法を縮小するために、集中素子 (インダクター) の代わりに、エミッターの形状の変更が使用されることを意味します。 「線形負荷」では、ウェブの一部が曲がり、エミッタの主要部分に沿って短い距離で移動します。 一般に、「線形負荷」によるアンテナの短縮は、そのパラメータに目立った劣化を生じることなく 40% の値にすることができると考えられています。 インダクタの使用と比較した場合のこの方法の明らかな利点は、設計が簡単であり、顕著な抵抗損失がないことです。 「線負荷」方式は指向性アンテナの設計に一部の企業で使用されており、GAP は「線負荷」を備えた垂直アンテナも製造しています。 GP の「線負荷」の全長は単純に計算されます。アンテナ ファブリックの全長 (一次放射体と「線負荷」) は、対応する帯域の 773,6 分の 290,2 波長に等しくなければなりません。 メインラジエーターの長さが 40 cm であるため、アンテナの「線形負荷」に含まれる導体の長さは 1309,7 cm (範囲 80 メートル) と XNUMX cm (範囲 XNUMX メートル) になるはずです。 この設計ではメインラジエーターに容量性負荷が存在するため、それらは指定された値よりわずかに小さくなるはずです。 この短縮は単純な計算には適さないため、実際には、最初に小さなマージンを持たせて「線形負荷」の要素を選択し、アンテナが動作周波数に同調するまで徐々に要素を短くする方が簡単です。 操作はアンテナの基部で実行されるため、これを実行することは難しくありません。 著者のバージョンでは、「線負荷」ワイヤの最終的な長さは 279 cm (周波数 7050 kHz での最小 SWR) と 1083,2 cm (周波数 3600 kHz での最小 SWR) でした。 「線形負荷」の製造では、著者は直径 2.5 mm の絶縁銅線を使用しました。 必要な長さのワイヤを（チューニングのための余裕を持って）切り落とした後、それを1本のワイヤ線に似たループに曲げ、上部を不完全なリングの形の導体で閉じます（図XNUMXを参照)。 「線形負荷」をメインラジエーター（図1の3）に固定するために、誘電体スペーサー（2）が作成されます。 これらのスペーサーはメインラジエーターに直接ネジ止めされています (5)。 ワイヤー (3)。 「線形荷重」を形成する荷重はスペーサーの穴に通され、調整後にエポキシ接着剤 (4) で固定されます。 スペーサーの長さは50mm（射程40メートル、5個）と120mm（射程80メートル、13個）です。 信頼性の高い機械的固定を確保するために、それらはループの長さに沿って均等に配置されています。 ループリングを固定するために、長さ 120 mm (射程 40 メートル) のスペーサー 320 つと長さ 80 mm (射程 XNUMX メートル) のスペーサー XNUMX つが作成されます。 「線形負荷」はメインラジエーターの反対側に配置されます。
3 メートルの範囲の「線」の導体間の距離 (図 40 の寸法 A) は 40 mm である必要があります。 80メートルの場合は-100mm。 リングの直径「線形荷重」の範囲は 40 メートル〜 100 mm、80 メートル〜 300 mm です。 各「線形負荷」のループの一端はメインラジエーターの下端に接続され、残りの自由端はフィーダーに接続されます。 アンテナには、別個の同軸ケーブル、または高周波リレーの接点によって「線形負荷」に接続された 40 本のケーブルのいずれかが供給されます。 同じケーブルに同時に接続しようとしましたが、失敗しました。 80 メートル帯域ではアンテナの特性は変化せず、XNUMX メートル帯域では単に動作を停止しました。 著者が選択したアンテナ素子の寸法は、波動インピーダンス 50 オームの同軸ケーブルを通して給電した場合、1,5 メートルの範囲全体で SWR が 40 以下であることを保証し、周波数 1,1 kHz で最小 SWR が 7050 でした。 。 80 メートルでは、アンテナは 1.2 kHz の周波数で最小 SWR (約 3600) に調整されました。 同時に、周波数帯域 3500 ～ 3800 kHz では、SWR は 2 を超えませんでした (周波数 1,5 kHz で 3500、周波数 1,6 kHz で 3700、周波数 2 kHz で 3800)。 これらのデータは50平方メートルで得られました。 メートル。 40 メートルの範囲で短縮アンテナとフルサイズのラジエーターを直接比較したところ、（信号レベルの通信員と局の受信によると）それらはほぼ同一であることがわかりました。 80 メートルの範囲では、アンテナの短縮率はすでに 60% を超えています。 したがって、その非常に高い効率について話す必要はありません。 ただし、この帯域での DX 通信も可能です。 著者はまた、長さ 20 m のワイヤー カウンターウェイト 1 つを使用してアンテナをテストしました。このように「線形負荷」をかけました。 寸法が 10x10 メートルの正方形に「収まる」ように 40 します。同時に、80 メートルと 40 メートルの範囲内の SWR はわずかに増加しました。DX は 80 メートルと XNUMX メートルに接触します。 XNUMXつの全波アンテナ 抵抗器を導入することで複数のアマチュアバンドで無線局の動作を保証するアンテナは、効率の低下という明らかな欠点にもかかわらず、短波では引き続き人気があります。 この人気にはいくつかの理由があります。 まず、これらのアンテナは通常、抵抗器が組み込まれた何らかの形式のフレームという非常に単純な設計をしています。 第二に、ブロードバンドのおかげです。 原則として、調整は必要ありません。これにより、最終結果、つまり複数の帯域で放送を行うことができるアンテナの達成が大幅にスピードアップされ、簡素化されます。 抵抗器での電力損失は50%に達します。 損失が大きいように見える一方で、アマチュア無線家 (特に都市部) は、より効率的なマルチバンド アンテナを設置できない可能性があります。 さらに、シングルバンド アンテナ システムであっても、この程度の非明白な損失が発生する可能性があります。 鮮明な例は、GP タイプのアンテナの悪い「接地」での損失です (たとえば、『Radio』1999 年 No.10.p.59 の「カウンターウェイトの数が必要」という注記を参照)。 これらの損失を測定するのは難しいため、単に覚えたくないだけです。 フレーム内に抵抗器を備えた T2FD 広帯域傾斜アンテナのクラシック バージョン。設置には高さ 10 メートルと 2 メートルの 7 本のマストが必要で、35 ～ 10 MHz の周波数帯域で動作します。 文献で何度も説明されています。 このようなアンテナの興味深い水平バージョンは、設置にマストを 30 つだけ必要とし、1996 メートルで動作します。 ついにこのアンテナの縦型バージョンが登場しました。 これは、L. Novates (EA2CL) の論文「Otravez con la antena T2FD」(「URE」、1998 年、31,32、XNUMX ページ) によって提案されました。 全高約 7.5 m (図 4 を参照) のこのアンテナは、14 ～ 30 MHz 帯域、つまり 1 つの高周波 HF 帯域すべてで動作します。 エミッター (スプリット ループ バイブレーター) は、2 つの同一の半分 (25 と 1) で構成されています。 直径4mm、肉厚3mmのジュラルミンパイプ製です。 エミッタを形成するパイプの別々のセクションは、ジュラルミン製のブッシングによって相互接続されています（図 4.5 には示されていません）。 高さ XNUMX m の自立式木製マスト (XNUMX) に、エミッターはクロスバーの助けを借りて固定されています。エミッターの上半分には XNUMX 本、下半分には XNUMX または XNUMX 本のクロスバーが使用されます。
終端抵抗 R1 の電力損失は、送信機出力電力の約 4 分の 300 である必要があります。 図に示されています。 図 75 に示すように、この抵抗の値はアンテナの入力インピーダンス 1 オームを提供します。したがって、特性インピーダンス 4 オームの同軸ケーブルを通じてアンテナに電力を供給するには、変換比 50:1 の広帯域バラン変圧器が必要です。 特性インピーダンスが6Ωのケーブルを使用した場合。 この場合、変換比は 500:450 になるはずです。 50 オームの抵抗を使用する場合、アンテナの入力インピーダンスは約 1 オームになります。 したがって、波動インピーダンスが 9 オームの同軸ケーブルで電力を供給するには、変換比 XNUMX:XNUMX のバラントランスが必要です。 このような変圧器の設計の変形例は、水平アンテナ T2FD に関する上記の記事に記載されています。 平衡変圧器はポイントXXに接続されています。 EA2CL アンテナの製造における唯一の小さな技術的困難は、電源ケーブルです。 編組上のピックアップを減らすには、ケーブルを数メートルの長さにわたってアンテナ ウェブに対して垂直にする必要があります。 さらに、これらのピックアップをゼロに減らすことは実際には非現実的であるため、ケーブル（すでに垂直になっている部分）に高周波電流用のチョークを作成する必要があります。 最も単純な解決策は、電源ケーブルを数回巻いて小さなコイルを形成することです。 T2FD タイプのアンテナは VHF 帯域で非常によく機能し、通常はカットオフ以下の周波数でも良好な SWR を示すことに注意してください。 ただし、エミッタのサイズが小さいため、この場合の効率は当然低下します。 ただし、後者は、そのようなアンテナを短距離通信に使用する可能性を排除するものではありません。 負荷抵抗を備えたアンテナもいくつかの会社から製造されています。 そのため、Barker & Williamson 社は、1.8 ～ 30 MHz の周波数帯域で動作し、原則として住宅の建物 (タワー型ではない) の屋根に設置できる AC-1,8-30 アンテナを製造しています。 このようなアンテナ (図 5) を設置するには、高さ 1 m の非金属マストが 10,7 本だけ必要です。アマチュア無線の文献 (Pat Hawker、「Technical Topics」、「Radio Communication」、1996 年 71 月、p. 72) では、 2, XNUMX) それについては論争があります。 呼び方:「垂直半菱形」(VHR - 垂直半菱形)、または「ロードされたピラミッド」のいずれか。 この論争に、アンテナも大きく変形した TXNUMXFD に似ていることを付け加えます。 いずれにせよ、それはうまく機能しますが、それを何と呼ぶかは二次的な問題です。
アンテナを設置するには、マスト (1) に加えて、高さ 2 m のラック (0.9) がさらに 10 つ必要です。アンテナは、同軸ケーブル (3) と変圧比 1 の広帯域平衡変圧器 (9) を介して給電されます。 :4。 アンテナの放射部分 - 半菱形を形成する導体 (5 および XNUMX)。 負荷抵抗器 (6) の抵抗は 450 オームです。 電力損失に関する要件は、T2FD アンテナの場合と同じです。 フレームを閉じる導体 (7、8、9) は、半菱形のカウンターウェイトを形成します。 表面からの導体サスペンション（９）の高さはわずか５ｃｍであるが、このようなサスペンション高さでは、ラック（２）の高さが明らかに著しく低くなり得ることに留意されたい。 すべての導体には直径9 mmの銅線を使用しました。 言うまでもなく、負荷抵抗と平衡整合トランスは大気中の湿気から確実に保護されなければなりません。 これは、T2FD アンテナと VHR アンテナの両方に当てはまります。 VHR アンテナの背後にあるアイデアを使用します。 明らかに、動作周波数のより狭い帯域（たとえば、3.5 ～ 30 MHz または 7 ～ 30 MHz）、およびそれに応じて少数のアマチュア バンド用に非常にコンパクトなデバイスを作成することが可能です。
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