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無線電子工学および電気工学の百科事典 マルチバンド指向性アンテナ。 無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典
多くのアマチュア無線家は、マルチバンド指向性アンテナを夢見ています。 このような設計を作成できる技術的ソリューションは多数ありますが、そのすべてがアマチュアの条件で簡単に再現できるわけではありません。 この記事の著者は、コンパクトな XNUMX バンド指向性アンテナの実装に関する独自のバージョンを読者に提供しています。 5 バンド (10 ～ 20 メートル) および 7 バンド (10 ～ 40 メートル) 用の指向性回転 KB アンテナは、実際のアマチュア無線の設計です。 世界のアマチュア無線アンテナの大手メーカーのほとんどは、製品範囲にいくつかの 12 バンド アンテナを備えており、性能と価格が異なります。 各企業は、原則として、マルチレンジを実装するために独自の確立された標準的な方法を使用しています。 たとえば、FORCE 5 は、異なる範囲の要素の断続的な配置 (モデル XR5、67VA)、MOSLEY - 多数の共鳴トラップ (PRO-96、PRO-11)、HY-GAIN - 対数周期アクティブ要素を使用します。 「トラップ」ディレクター（TH-XNUMX）、TITANEX - さまざまな対数周期ワイヤーアンテナとの組み合わせ。 この斬新さは SteppIR 社によって提案されました。同社のアンテナの要素は、下にあるマイクロプロセッサ デバイスのコマンドに従って、電気機械ドライブの助けを借りてその寸法を変更します。 提案された記事では、MDA (マルチバンド アンテナ) を作成するための標準的な方法の主な利点と欠点について簡単に説明し、独自のバージョンについて説明します。ブームの長さは 20 m 未満で、6 バンド (10、12、15、17、20 メートル) アンテナが得られます。 素子総数は16個で、ラダーを使用せずに素子間の相互影響を最小限に抑えています。 各範囲のアンテナの特性は、実質的に 20 要素 VK (!) に対応します。 この変種の特徴は、10 つの真空リレーの助けを借りて切り取られた 15 メートル射程ディレクタの一部が XNUMX メートルと XNUMX メートル射程ディレクタとして使用されることです。 このアンテナには、シンプルなマッチング回路を備えた XNUMX バンドのアクティブ素子が使用されており、スイッチングすることなく XNUMX 本のケーブルで給電することが可能になりました。 適用されたMDAの特性 MDA の解析には、文献に示されているデータと、アンテナ モデリング用のコンピューター プログラム MMANA [1] を使用した計算の両方が使用されました。 一般に、このようなアンテナを開発するときは、特定の帯域で XNUMX 素子または XNUMX 素子の VC に対応する特性を取得するように努めるため、これらの特性を決定することから始める必要があります。 MMANA で採用されている表記法を使用します。
28,3 要素 VC の特性を計算してみましょう。 これは任意の周波数に対して行うことができます。 f \u10,6d 600 MHz（X \u28,0d \u28,6d 10 m）を例に挙げます。動作周波数帯域は0,3 kHz（0,3 ... 0,4 MHz）、導体の半径r \uXNUMXd XNUMX mmです。 アンテナを最適化するとき、SWR、Gh、および F/B パラメータの重み付け係数はそれぞれ XNUMX に等しくなります。 XNUMXとXNUMX。 次の XNUMX つのオプションについて計算します。
計算条件 - アンテナは自由空間にあり、F/B は仰角ゼロで決定されます。 計算されたデータは表にまとめられます。 1. スラッシュで区切られた 28 つの数字は、動作周波数帯域の先頭 (1 MHz)、中間、および末尾のパラメータ値に対応します。 BW を計算するときは、平均周波数で SWR = XNUMX を提供する整合器 SU がアンテナ入力で使用されるという事実から進めます。 この表の XNUMX 行目に示されているデータについては、「異なる帯域におけるパッシブ VC 要素の相互影響」セクションでさらに詳しく説明します。
計算された周波数が変化すると、それに比例して動作周波数帯域の幅も変化します。 たとえば、f = 14,15 MHz では、パラメータ G および F / B は表と同じになります。 1 ただし、0,3 MHz 帯域内です。 また、BW 値は 2 倍小さくなります (要素の半径が比例して増加する、つまり 2 倍の場合)。 短縮された要素 ほとんどの場合、短縮は各要素アームにインダクタを含めることによって実現されます [2]。 この場合、素子の多くの特性、主に広帯域が劣化します。 コイル C0 の巻線間の寄生容量によって、動作帯域の縮小に明確に貢献することができます。 たとえば、コイルの L = 10 µH および C0 = 2 pF です。 周波数 f = 28 MHz では、XL = coL = j1760 オーム、Xc = 1/ωС = -j2664 オームです。 LとC0の並列回路の抵抗はXn = j[1760x(-2664)/(1760-2664)] = = j5187オームとなります。 C0 の影響を考慮すると、「コイル」の無効抵抗の実際の値は 5187/1760 = 2,95 倍に増加し (損失抵抗もそれに応じて増加します)、回路の等価インダクタンスが増加することがわかります。 XLeq = 10x2,95 = 29,5 μH となります。 C0 の存在によって生じる主な問題は、回路の誘導抵抗の増加に伴い、ある動作周波数から別の動作周波数に移行する際のその変化率も増加することです。 したがって、C0 がゼロのコイルの場合、動作周波数がたとえば 5 パーセント変化すると、XL コイルの抵抗も XNUMX パーセント変化し、私たちの回路では、その変化はすでにはるかに大きくなります。 XNUMX%。 明らかな結論は、静電容量 C0 は可能な限り小さくする必要があるということです。 これは、小さな直径のフレーム上にワイヤを（できれば小さなステップで）単列で巻くことによって達成されます。 こちらが実験データです。 絶縁体直径 1,55 mm、フレーム直径 23 mm、巻数 n = 41 (巻線ターン間) の MGTF ワイヤで作られたコイルの測定インダクタンス L = 13 μH、品質係数 Q = 260 でした。 GIRを使用して、回路の共振周波数がLCDで決定され（fn = 42 MHzに等しいことが判明しました）、計算（MMANA）によって値C0 = 1,1 pFが得られました。 同じワイヤから、直径 50 mm のフレーム上に別のコイルを作成しました。 彼女のデータは、n = 20、L = 19 μH、Q = 340、f0 = 25MHz、C0 = 2,13pF です。 はしご付き双極子 10 メートルおよび 15 メートルの帯域で動作するように設計されたダイポールを考えてみましょう。そのデュアルバンド動作は、上位周波数 f1 = 28,5 MHz に同調された共振 LC トラップの使用によって保証されます。 15メートル範囲の周波数では、はしごの抵抗Xtは本質的に誘導性であり、その値はLtとStの値によって決まります（StにはC0も含まれます）。 明らかに、コンデンサ St の存在は、ターン間静電容量 C0 と同様にダイポール広帯域 BW に影響を与えます。 まず、共振周波数 f1,5 = 1 (ダイポール 28,5) および f1 = 2 MHz (ダイポール 21,2) を持つ単一のフルサイズ ダイポールの帯域幅 BW2 を計算してから、デュアルバンド トラップ アンテナの帯域幅 BW1 を計算してみます。 トラップコンデンサの容量値 - 2、3、および15 pF（インダクタンス25_t、それぞれ35、1、および2,08μH）を使用して、トラップの1,25つのオプション（トラップ0,89、トラップ150、トラップ15）を高品質で計算します。コイルの係数 Q = 2、導体半径 r = XNUMX mm。 計算結果を表に示します。 XNUMX. 括弧内の数字は、トラップ アンテナがその帯域上で持つ全幅ダイポール帯域幅の何パーセントを示します。
計算によると、このようなアンテナは広帯域の点でフルサイズのアンテナに比べて 1,5 ～ 3 倍も大幅に劣っています。 これは、まず入力 (固有) 反応性がより速く増加するためであるため、トラップ要素をパッシブとして使用すると、F/B インジケーターも範囲内でより速く変化します。 計算されたデータから、St の値に対する広帯域トラップ アンテナの上限 (10 メートル) と下限 (15 メートル) の範囲への依存性は逆の特性を持ち、St の値の選択は妥協の課題であることがわかります。 上の範囲では、LT の値が大きいほど (St 未満)、トラップ回路の共振抵抗が高くなり、この範囲でのアンテナの広帯域への影響は小さくなります。 しかし、下側では、Lt が増加すると、アンテナの全長が減少し、それに応じて広帯域が減少します。 興味深い特徴に注目してください。短縮された受動素子により、フルサイズのものよりも優れた F/B を得ることができますが、狭い周波数帯域で使用できます。 トラップ アンテナの損失については、計算により次の値が得られます。コイルの品質係数 Q = 7,4 の 150 対のトラップを備えた長さ 10 m の 0,14 バンド シングル ダイポールでは、損失は 15 メートルの範囲で発生します。 0,78 dB、20 メートルは 0,59 dB、1 メートルは XNUMX dB です。 トラップ要素を備えた VC では、合計損失が XNUMX dB を超える可能性があります。 範囲の異なるVCの受動素子の相互影響 異なる帯域のアンテナが同じブームに配置されている場合、低周波アンテナの要素が上位帯域のアンテナのパラメーターに大きな影響を与える可能性があることが知られています [3]。 この効果を評価するために、より長い受動素子の「環境」に配置された 10 メートルの範囲 (fo = 10 MHz、表 28,5 の 1 行目を参照) の 1 素子 VK-15 のパラメーターを計算します。 明確にするために、これらは 20 メートルと 15 メートルの VK 範囲のディレクターとリフレクターであると仮定します。 要素 D15、R20 および D20、R10 の長さ、半径および中心からの距離は、類似性係数 (頻度比) K10 - 15 / 28,3 を考慮して、同様の寸法 D21,2 および R1,33 に基づいて設定されます。 = 20 および K28,3 = 14,15/ /2 = 1 (図 10)。 計算は段階的に実行されます。 外部整合器を使用してSWRとBW帯域を計算します。 各段階で、VK-3 パラメータ最適化メカニズムが使用されます。 計算結果を表にまとめます。 XNUMX.
実行された計算 (行 1 と 2) は、P10 リフレクターの背後にある導体が VK-10 パラメーターに実質的に影響を与えないことを示しています。 これは、反射器の背後の磁場が非常に弱く、「後方」導体には目立った電流が発生しないためです。 リフレクターの位置は図の通りです。 図 1 は、マルチバンド アンテナ、特にトラップや LOM コイルなどのマルチバンド アクティブ エレメントを使用する場合に広く使用されています [4]。 VK-10 の「前方」に長い要素が配置されている場合 (強い磁界のゾーン内)、これらの要素の電流は重要な値に達します。 それらの影響により、VK-10 の品質指標 (3、4、5 行目) が大幅に悪化するため、そのようなオプションは避けるべきです。 例外として、「長い」導体が能動素子の近傍ゾーン (0,05L の距離、ライン 6) に配置されている場合、変形が可能です [3]。
実際、ダイレクタ要素の用途 (位置) の問題は、マルチバンド アンテナの開発における主要な問題の XNUMX つです。 例として、最適な素子間距離を備えた 20 素子 VK-10 と 2 素子 VK-20 で構成される複合アンテナの変形例を考えてみましょう (図 1)。 VK-1 の計算結果は、表のデータとほぼ同じ性能であることがわかります。 10 (行 1)。 次に、VK-4 指標の計算 (最適化) を実行しました。 結合されていない 10 素子アンテナの性能と比較しやすいように、計算されたデータを表に示します。 20、10行目。XNUMX番目のディレクターDXNUMXの追加により、DXNUMXの悪影響を大幅に克服することができ、GとF / Bの点でXNUMX要素のVK-XNUMXがXNUMX要素に近づいたことがわかります。要素 XNUMX (!) ですが、ブロードバンドの点では大幅に劣っています。 もう 14 つの例は、ブーム長 31 m の 12 素子 9,3 バンド アンテナ タイプ C-10XR (FORCE-7,3) を組み合わせたものです。5 メートルの帯域では、アンテナはこの帯域の XNUMX つの素子を使用して XNUMX dBd のゲインを提供します。 [XNUMX]。 計算によると、このような増幅は XNUMX つの要素だけで実現できるため、残りの XNUMX つの要素の作用は、低域ダイレクターの「マイナスの」影響を補償することを目的としています。 10 バンド (20 ～ XNUMX メートル) アンテナを構築する場合、複雑すぎるため補償原理を使用する可能性は低くなります。 マルチレンジアクティブエレメント 長年使用されてきたトラップと対数周期エミッターに加えて、他の比較的新しいタイプも使用されます。 人気のある3つの範囲の設計のXNUMXつを図XNUMXに示します。
これは、20 メートルの範囲の分割ダイポールで構成され、0,1 メートルと 0,5 メートルの範囲で 0,5 λ に近い長さの 15 本の導体の 10 ～ 10 m の距離に配置されています。 それらの間の強い電磁結合により、システムには 15 つの共振周波数があります。 導体の長さとダイポールまでの距離を選択することにより、単純アンテナと多素子アンテナの両方で 6 メートルから 10 メートルの範囲で入力インピーダンスの望ましい値を得ることができます。 この設計は、オープン スリーブまたは CR (結合共振器) と呼ばれます [28,0]。 このオプションの欠点は、帯域が比較的狭いことです。 特に、29,0 メートルの範囲全体をカバーするには、長さの異なる 29,0 つの共振導体を使用する必要があります。 そのうちの 29,7 つは XNUMX ～ XNUMX MHz の下位セクションで動作し、XNUMX つ目は XNUMX ～ XNUMX MHz で動作します。 異なる共振周波数を持ついくつかの密集したダイポールを並列に接続すると、良好な結果が得られます。 個々の双極子間の距離が 0,3 ～ 0,5 m である場合、このような能動素子は、12、15、17、20 メートルの範囲で、また他の方法と組み合わせて、10、30、40 メートルの範囲で通常の性能を提供できます。メートル [4]。 さまざまな種類の XNUMX バンド アンテナ (特定のサンプル) ロゴピリオディクス。 このクラスのアンテナの非常に高い特性を持つサンプルが [7] に示されています。 範囲 - 14 ～ 30 MHz、要素数 - 13、ブームの長さ - 10,97 m、範囲内のゲイン 4,85 ～ 5,65 dBd、F/B - 20...26 dB。 別の設計は ARRL アンテナ ハンドブックに記載されており、ブーム長 7,8 m、素子数 12、ゲイン 4,4.. .4,6 dBd、F/B - 14...21 dB というより控えめなパラメータを備えています。 どちらの設計でも、要素は直径約 25 mm のチューブで作られていました。 アンテナのゲインはエレメントの直径が小さくなると減少するため、ワイヤー バージョンでは同じゲインのチューブ アンテナよりも多くのエレメントが必要になることに注意してください。 集合ラインの存在とブームから要素を隔離する必要があるため、設計が大幅に複雑になり、重くなります。 間違いなく「プラス」LPA - フィーダーラインは XNUMX つだけです。 比較的狭いアマチュア無線帯域のそれぞれに多数の要素が含まれる対数周期では、通常、アクティブに動作する要素は 10 つだけです。 LPA の特性により、これらの要素は「狭帯域」VC の構成よりも効率的に使用されません。 したがって、12,15 つの 17 要素 VC を長いブーム上の 20、4、XNUMX、および XNUMX メートルのバンドに順番に配置すると、同じ数の対数周期の場合よりも大きなゲインを得ることができます。要素。 このような構造の設計上の欠陥は明らかです - 多数の給電線 (XNUMX 本) と非常に長いブームの長さです。 この問題を解決する XNUMX つの方法を図に示します。 XNUMX.
これは FORCE 5 の 12VA モデルです。このアンテナの宣言された特性は次のとおりです: ゲイン - 5,4 ～ 5,9 dBd 以内、F/B - 14 ～ 23 dB、紙の長さ - 9,9 m、15 素子、3 フィーダー ライン。 アンテナの価格は約1300ドルです。 アンテナ VMA 5 VMA-5 XNUMX バンド指向性アンテナは、この記事の著者によって開発されました。 彼女のデータは次のとおりです。
計算の結果として得られるすべてのデータ - アンテナ回路、導体要素の形状と幾何学的寸法、無効負荷、および 範囲別の電気インジケーターは VMA-5 ファイルにあります. アンテナの全体図を写真に示します（図5）。
これは、ダイレクターとアクティブの 6 つのアセンブリと、図に示すようにブームに配置された多数のリフレクターで構成されます。 20. ブーム上の要素の座標は、20 メートルの範囲 (A12) のアクティブ要素に関連して設定され、その位置がゼロマークと見なされます。 ワイヤ反射鏡Ｐ１２およびＰ１７は、それぞれ管反射鏡Ｐ１５およびＰ２０の上に、それらの中央が０．５ｍの高さにあり、端が管の上０．１５ｍにあるように取り付けられている。
アンテナの能動部分の電気回路を図に示します。 7. これは、互いに並列に接続され、電源ケーブルで「短縮」コンデンサ C12 および C15 を介して接続された 17 つの別個のアクティブ要素 A20、A1、A2、A10 と、別個の界磁結合ダイポール A10 (「オープン スリーブ」) で構成されます。システム）。 10 メートルの範囲での調整は、A12 の長さとメイン グループからの距離を選択することによって実現されます。 ダイポール A20 ～ A50 の長さは、入力抵抗 (アクティブ部分) が Ra ≈ 1 オームに上昇するように、共振長よりも長く選択されます。 ダイポールの長さと補償コンデンサ C2 と C1,05 の静電容量、ブーム上の受動素子の位置とその設定 (長さ) を選択することにより、SWR = 1,25 ... XNUMX を得ることができました。すべての範囲の中周波数。 アクティブ アセンブリの設計を図に示します。 8 つの 1001 つの投影図 (アセンブリは対称的で、半分のみが示されています)。 IP絶縁体 - AXNUMXタイプのプラスチック絶縁体（「Antennopolis」、Zaporozhye）、IO - ナット絶縁体。
アセンブリは、直径 (外径/内径) 20/35 + 30/30 + 26/30 のジュラルミン パイプ製、全長 27 m の A10 エレメントに基づいており、その両端に小さな容量性負荷 EH20 が固定されています。 A20. EH20 の使用は次の場合に許可されます。
直径約 3 mm の 5 つ折りのポリプロピレン ケーブルをブレースとして使用しました。 10 ～ 20 kg の力で事前に張力をかけたガイを EH10 チューブにねじ込み (15 ～ XNUMX 回転)、ガイの端をクランプで固定します。 A12、A17は湾曲形状を採用することで、A20とワイヤー振動子間の距離を長くし、相互影響を低減することができました。 さらに、特に氷の場合、重い A20 を激しいたわみから保護するストレッチマークの役割も果たします。 要素 A15 は、20 つの誘電体スペーサーを使用して、A0,38 の下に 15 m の距離で固定されています。 選択した距離では、A10 の帯域幅はわずかに (約 15%) 減少します。 A75 の最初のセクションとして、フレキシブル ケーブル PK4-5 のセグメントが使用されました (編組とコアは一緒にはんだ付けされています)。 耐候性絶縁材には直径 8 ～ XNUMX mm の銅より線を使用できますが、高価で重量も高くなります。 バランス調整は、外径 15 mm、透磁率 58 のフェライト磁気回路に巻かれた RG-65 同軸ケーブルを 300 回巻いた保護チョークを使用して実行されます。200 W を超える電力の場合、より強力なケーブルを使用する必要があります。 K1U-2タイプの15pFのインダクタとコンデンサC2、C200を外形寸法130×140×45mmのテキストライトボックスに収め、ボックス底部にSR50-153Fタイプの同軸アングルコネクタXSを取り付けます。 ボックスは、上部の水平クロスバーと同様に、寸法 20x20 mm の薄肉四角形鋼で作られた垂直ブラケットに取り付けられています。 A20 の半分の機械的接続は、固体のグラスファイバーロッドから機械加工されたカップリングインサートを使用して行われ、半分間のギャップは 50 mm です。 A20 は、直径 225 mm のステンレス ワイヤーで作られた 100 つの U 字型スタッドを使用して、寸法 19x6x12 mm のグラスファイバー ボードに取り付けられます。 アクティブ アセンブリ A20 ～ A10 は、簡単に取り外しできる XNUMX つのアセンブリです。 AXNUMX エレメントは、U ブラケットと蝶ナットを使用してブームに個別に取り付けられます。 ダイレクタアセンブリの電気回路を図に示します。 9. 1.1 つの範囲すべてのディレクター要素が含まれています。 アセンブリの構造的基礎は中間要素で、2.1 つの独立したセクション a-b、c-d、e-f で構成され、リレー接点 KXNUMX および KXNUMX を使用して相互接続できます。
両方のリレーがオンで接点が閉じている場合は、長さ約 20 m の 20 メートルのバンド ダイレクタ要素 (D9,65) が得られ、一方のリレーのみがオンの場合は、15 メートルのバンド ダイレクタ要素 (D15) が得られます。 これは、どのリレーがオンでどのリレーがオフであるかに応じて、要素 a-b-c-d または c-d-e-f になります。 D15 はアンテナ (ブーム) の軸に対して非対称に配置されているため、放射パターン (DN) もある程度非対称になります。 計算によると、RP のフロント ローブはアンテナ軸からわずかに (約 5 度) ずれていますが、ゲインの低下は伴っていません (リア ローブの変形は以下に示されています)。 両方のリレーがオフの場合、エンドセクション a-b および e-f は 10 つの 10m バンド ディレクターとして機能します。 これらのセクションの長さは通常の動作には不十分であるため、15 つの容量性負荷 EH20 がセクション (b と e) の内側の端に取り付けられます。 このようなダブル ダイレクタは、ブームのすぐ上に配置された通常のシングル ダイレクタとほぼ同じように、この範囲のアンテナ パラメータに影響を与えます。 D10 および DXNUMX (リレー接点が閉) では、EHXNUMX の影響は重要ではないことがわかります。 1つの主要な範囲のディレクターを「組織化」するこの方法では、それらの相互の悪影響だけでなく、（リレーK2、K12のオープン接点による）17メートルと11メートルの範囲への影響も完全に排除されます。 また、ジュラルミンパイプの使用量が約XNUMXm減少し、アンテナの風損や重量も軽減されます。 ディレクター アセンブリは、A2,85 から 20 m の距離にあります。 これは妥協値です。 距離が長くなると 10 メートルで F/B が急速に低下しますが、距離が短くなると 20 メートルでほとんどのパフォーマンスが低下します。 ダイレクタは、許容値 1=1 A および U=1 kV の高周波真空リレー (スイッチ) V10 V-3V を使用します。 計算によると、ダイレクタ内のこのような電流と電圧は、少なくとも 5 kW のアンテナ入力電力に相当します。 リレーの温度範囲は-60°～+100°、スイッチング保証回数は100000回です。 オープンリレーの「スルー」静電容量の測定値は約 0,9 pF で、設備の寄生静電容量を考慮すると、1,5 pF の値が計算モデル (負荷の表、パルス w35c、w36c) に含まれています。 リレーの閉状態は同じ負荷に対応しますが、すでに 100000 pF の値になっています (短絡に相当、VMA-5 ファイルの「コメント」を参照)。 計算によると、コンポーネント D5 および EH20 の寸法を調整すれば、最大 10 pF の「スルー」静電容量を持つリレーを使用できることがわかります。 特に、33 つの接点グループすべてを並列/直列接続した一般的な REN-XNUMX ハーメチック リレーを試すことができます。 12 メートル (D12) および 17 メートル (D17) の範囲のダイレクターはワイヤーでできています。 これらの要素が高周波数範囲のパラメーターに与える悪影響を排除するために、次の対策が講じられています。 1. XNUMX つの範囲すべてのディレクタは同じ垂直面にあります。 計算が示すように、このような配置では、相互の影響が減少します。 2. 12 メートルの範囲に対する D10 の考えられる強い影響（その長さに沿って、D12 は 10 メートルの範囲では本格的な反射鏡になります）は、並列回路の助けを借りて排除されます - トラップ防止機能付き L12C12同調周波数28,3MHz、D12の中間部に搭載。 なぜアンチトラップなのか？ はしごの目的は、共振に近い寸法の部品をアンテナ素子から分離することです。 アンチトラップの目的はその逆で、素子をセグメントに切断し、その寸法が共振するものよりもはるかに小さいことです。 12 メートルの広帯域範囲に影響を与えないために、C12=150 pF および 1.12=0,21 μH という異常に低いリアクタンスが採用されました。これは、トラップの標準的なリアクタンスより 8 ～ 10 分の XNUMX です。 それにもかかわらず、回路の共振抵抗はその主な機能を実行するのに十分です。 接続 Lc のループが提供されており、ブリッジ型 SWR メーターを使用して回路の共振周波数を決定できます。 3. D17の中間部にはインダクタンスL17=4μHが含まれます。 これにより、21 MHz 以上の周波数で動作すると、D17 に誘導される電流が大幅に減少することがわかります。L17 は、いわば、D17 を半分に分割します。 このため、D17 の影響による高域の F/B インデックスの劣化は 1 dB を超えません。 設計を簡素化するために、L17 は、それぞれ 17 μH のインダクタンスを持つ 17 つの同じ間隔で配置されたコイル (L2' と L17 ") で構成されています。もちろん、L17 の導入により、4 上のアンテナの広帯域パラメータが悪化します。ただし、これは動作周波数範囲外ですでに顕著です (表 XNUMX を参照)。
アセンブリディレクトリを備えた中間部分の設計を図 10 に示します。使用されるパイプは、直径 30/26 mm の中央部分、グラスファイバーロッドの断熱インサート、直径 30/27 のパイプの端セクション、および22/20 mm、容量性負荷 - 16/13,8 mm。
中央部分 D20 は、寸法 10x270x95 mm のガラステキソライト プレート (図 12、a) を介してブームに取り付けられています。 各 L17 コイルは、D1001 と同じワイヤでプラスチック アンテナ絶縁体タイプ A17 に巻かれます (図 10,6)。 図上。 図１１は、Ｖ１Ｖ－１Ｖリレーを備えたボックス（７０×１２０×３５ｍｍの寸法を有するボックス、テキストライトからフライス加工）およびそれをＤ２０に取り付ける方法（取り外しが容易なマウント）を示す。 リレーにはRS11GVコネクタ経由で電力が供給されます。 リレー電源線は、DPM-70 タイプのチョーク (それぞれ 120 μH) を使用して、長さ約 35 m のセクションに分割されます。 ワイヤーは、その中央部分で横方向のブラケットに結び付けられます。 コンデンサ C1 - 1 pF の容量を持つ K20-4-2。
D15 の位置が非対称であるため、ブームに電流が誘導される可能性があり、これにより 15 メートルの範囲でパターンがさらに非対称になります。 このトラブルを回避するために、長さ 2 m のブームの先端部分 (ディレクター側) が Textolite インサートによってブームの残りの部分から分離されています。 アンテナのテストと電気パラメータの計算は、自由空間内のアンテナの位置に関連して実行されました。 地上からのアンテナの高さが 20 m 以上であれば、そのパラメーターはあまり変わりません。 計算には 0,2 つのオプションがあります。範囲の一部で可能な最大の G および F/B インジケーターを達成することと、範囲全体でインジケーターの最大の均一性を達成することです。 0,4 番目のケースでは、範囲の中間周波数で、ゲインは 14,0 ... 14,3 dB 低くなります。 パラメータが 21.0 ～ 21,4、28,0 ～ 28,6、および 12 ～ 17 MHz の範囲のセクションに対して最適化されるオプションが選択されました。 最適化が範囲の上部のほとんど使用されていないセクションもカバーした場合、必然的に電信セクションの「下」のパフォーマンスが悪化することになります。 4 メートルと XNUMX メートルの帯域の場合、計算は中周波数での最大 F/B に対して行われます。 計算結果を表にまとめます。 XNUMX. 21,0 MHz および 21,4 MHz の周波数におけるアスタリスク * のマークが付いている F/B パラメーターの値に関するメモ。 図上。 図１２および図１３は、同じ周波数２１．０ＭＨｚに対する２つのＤＮを示しており、これらはリレーＫ１またはＫ２のどちらがオンになるかによって得られる。 これらの MD は、実際には後部の形状 (鏡面対称) のみが異なります。 リレーは無線リモコンで動作制御されるため、図からわかるように、後半面のあらゆる方向からの干渉を 12 ～ 13 dB 抑制できます。 比較のために、図に示します。 図１４は、中心周波数２１．２ＭＨｚにおけるＤＮを示す。
記事の最初の部分で説明した 5VA アンテナ (FORCE-12) と 13 素子 LPA は、電気的パラメーターが VMA-5 に近いです。 5VAの宣言されたパラメータはすでに上で述べられています：ゲイン - 5,4 ... 5,9 dBd以内、F / B - 14から23 dB、ブームの長さ - 9,9 m、15素子、3フィーダーライン。 同時に、ジュラルミン管の消費量は次のとおりです: VMA-5 - 63 m (ブームと容量性負荷を考慮)、5VA - 約 110 m、LPA - 約 100 m また、最後の XNUMX つのアンテナが耐風性と重量が大幅に向上します。
VMA-5 の設計は本質的に実験的です。すべての管状要素は調整可能な端部セクションを持ち、ワイヤ要素の長さは端の絶縁体で調整でき、要素はブームに沿って移動できます。 これにより、必要に応じて実験で計算されたデータを調整することが可能になります。
特に、計算では「地面」の影響は考慮されていませんでした。これは主に、アンテナから異なる方向にある著者の QTH では、地面のパラメータが大幅に異なるという事実によるものです。 計算データに基づいて作成したアンテナをスレート屋根の棟上1,8mの高さに設置し、能動素子の長さ（A20のEH20の長さ）を若干調整して共振周波数を設定しました。 SWRメーターを使って「その場所」へ。 続いて、6,5 階建て住宅の尾根上 25 m、地上 1 m の作業高さまで上昇し、パラメーターをチェックしました。 各バンドの 7 つの周波数でのメイン F/B チェックは、受信モードでローカル無線局 UT37MQ の信号を使用して実行されました。 受信機は手動ゲイン制御をオンにし、低周波出力の信号レベルを V18-30 電圧計を使用して監視しました。 測定されたF/B値は4～4dB以内でした。 Arthur (20X11DZ) を使用して興味深い実験が行われました。 20 分以内に、双方が 4 つのバンドすべてでアンテナを互いに「回転」させました (アーサーの - TN-XNUMX)。結果は両側でほぼ同じでした。平均レベル XNUMX dB (XNUMX .. . XNUMX ポイント獲得 ）。 SWR 値と BW 帯域は計算値に近いですが、アンテナ利得の本格的な測定はまだ行われていません。 VMA-5 の設計には、設計モデルとの違いがいくつかあります。
また、プログラム内の無効荷重は点荷重として指定されますが、実際の L と C は独自の長さを持ち、これが計算の精度に影響を与える可能性があることにも注意してください。 VMA-5 に基づいて、30 バンド アンテナのモデルが開発されました。これには、それぞれ 40 メートルと XNUMX メートルの XNUMX つの要素も含まれています。 おそらく、時間の経過とともに、このモデルはハードウェアに実装されるでしょう。 このモデルの一部 - 40 メートルの範囲のアクティブ エレメント (A40) は、既存のアンテナに (追加として) すでに適用されています (図 5 - 写真を参照)。 A40 は、A20 をベースにしており、各端に 20 μH のインダクタンスを持つコイルと 1,41 m の長さの端部セクション (LOM テクノロジー) を追加しています。 容量性負荷の長さをわずかに長くする必要がありました。 結論として、電磁リレーはブランドのアンテナ (MAGNUM 280 FORCE-12、TITAN EX など) とアマチュアの設計の両方で使用され始めていることがわかります [8]。 著者は、VMA-1 の設置時に多大なご協力をいただいた Boris Kataev (UR5MQ) と、測定に参加してくれた Alexander Pogudin (UT1MQ) に感謝します。 文学
著者: Ernest Gutkin (UT1MA)、ルガンスク、ウクライナ
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