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無線電子工学および電気工学の百科事典 ジグザグのアクティブ UHF アンテナ。 無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典
特に悪条件下で UHF 範囲のテレビ信号を受信するには、アンテナ増幅器を備えた優れたアンテナ、つまりアクティブ アンテナを使用する必要があります。 公開された記事の著者は、そのようなアンテナを構築した経験について語ります。 UHF 範囲では、困難な条件下で信号を受信するための効率的なアンテナフィーダー システム (AFS) の使用の関連性が失われていません。 これらの波の長さ λ は比較的短いため、比較的小さな寸法で高効率のアンテナを作成することが可能になります。 さまざまなアンテナを使用した長時間の実験の後、図 1 に示すよく知られたジグザグ アンテナ [1] が基礎として採用されました。 180. 構造的には、古典的な形式では、アンテナ シートは、一方が他方に対して 2 度回転された 3 つの同一のダイヤモンド形の部分で構成されます。 したがって、このようなアンテナは対称的です。 この機能により、平衡入力と高ゲインを備えたアンテナ アンプ (AU)、たとえばプレート アンプ (PAH) SWA などの使用が可能になります [XNUMX、XNUMX]。
ジグザグ アンテナのゲインは l/λ 比に依存し、その入力インピーダンスは l/d および l/λ 比に依存します。 最大利得は長さ l = 0,375λ で達成されますが、それはワイヤの直径に大きく依存します。 l = 0,25λ では、ゲインはもちろん小さくなりますが、ワイヤ直径への依存性も小さくなります。 角度αが変化すると、キャンバスの寸法が変化します。 したがって、α = 90°の場合、SH = 2√2l = 2,83l; SE=l√2= 1,41l、α = 120°の場合、SH = 2l。 SE = 1,73リットル。 複雑な API を作成するときは、これを考慮する必要があります (これについては後で詳しく説明します)。 たとえば 29 番目のチャネルのアンテナ ウェブの主な寸法を表にまとめます。 1. ワイヤの直径が減少し、ウェブの周囲が増加すると、利得が増加することにも留意する必要があります。 さらに、細いワイヤを選択すると、アンテナの巻き込みが減少します。 アンテナの設計が異なると、入力インピーダンスも異なります (表 1)。 したがって、ウェブの対称入力を 300 オームの入力インピーダンスを持つ AU の対称入力と一致させるには、さまざまな方法が必要です。 それらを図に示します。 2[4]。
ウェブの入力抵抗が 300 オームの場合、AU はもちろん、点 a ～ a に直接接続できます。 ただし、アンテナの利得と指向性を高めるために、通常、キャンバスは反射板と一緒に使用されます (これについては後述します)。 したがって、図に示すように、ACをリフレクターの後ろに設置し、波動インピーダンスが300オームの対称線でキャンバスに接続することをお勧めします。 2,a - 図の架空線の場合。 2,6 - CATV ケーブルまたは図の場合。 2、c - ケーブル RK-150 用。 後者の場合、XNUMX つのケーブル セグメントの編組は端で互いにはんだ付けされます。 すべての場合において、線路 K の短縮率を考慮する必要があります。 架空電線の場合 (図 2、a) - K = 0,975、CATV の場合 (図 2,6) - K = 0,8、CATV の場合PK-150 ケーブル (図 .2、c) - K = 0,75 ... 0,86、ケーブルの種類に応じて異なります。 (著者によれば) 入力インピーダンスが 75 オームのキャンバスを使用するのが最も便利です。 この場合、図に示すように、波インピーダンス 150 オームの線路からの 2 分の 75 波長整合変圧器を整合に使用できます。 0,25、d. 長さ 0,65789λKn (n は奇数) の XNUMX 本のケーブル RK-XNUMX で構成されます。 ポリエチレン絶縁ケーブルの K ファクターは XNUMX です。 変圧器の寸法は、端にはんだ付けされた編組によって決まります。 変圧器の計算式は次のとおりです。 Ztr=√ジン・ゾウト, だからそれが判明 Ztr=√75・300 =150オーム。 図に示すオープンマッチングループ。 図 2、e、および 2 分の 300 波長変圧器 (図 4、f) を使用すると、AU とアンテナを 2 オーム未満の入力インピーダンスで整合させることができます。 ループの作成には[300]のグラフを使用します。 ループを計算するためのおおよその係数と XNUMX/XNUMX 波長トランスのパラメーターを表に示します。 XNUMX. ループの主な要件は、Zl = Zsh = XNUMX オームです。 ループと接続線の寸法は、比率 A = B + C によって関係付けられます。
図上。 図２のｅは、Ｒｉｎ＝１００オームのウェブをＲｉｎ＝３００オーム、Ｂ＝０．１３λＫ、Ｃ＝０．０９λＫのＡＣに接続する方法を示している。 接続にはCATVバランスケーブル(SLX-2)または特性インピーダンス100Ωの架空線を使用してください。 300 番目のケースでは、比 (D/d) = 0,13 になります。 直径 0,09 mm のワイヤを使用する場合、ワイヤの軸間距離は D = 300 mm になります。 線路に沿ったワイヤ間の一定の距離を維持するために、環境にさらされても特性が劣化しない高品質の絶縁材料 (PTFE、ポリエチレン、有機ガラス) で作られたいくつかのクロスブレースが配置されています。 ケーブルを内側と内側の点で移動させ、それによって C のサイズを変更すると、テレビ画面上でより鮮明な画像を実現できることに留意してください。 10/2 波長トランスは、図のように直径 XNUMX mm 以上のチューブから作ることができます。 XNUMX、e。 直径が小さくなると、管間の隙間が非常に小さくなり、変圧器の製造が困難になります。 29 番目のチャネルのキャンバスの計算例を示します。 Fout = 535,25 MHz では、λout = 300/Fout = 000 mm となります。 Rin = 560,48 オーム、α = 75°の場合、ひし形部分の側面のサイズ (表 90 を参照) は、l = 1λ = 0,29 mm、α (l/d) = 162,5...32 に等しくなります。 。 したがって、ウェブワイヤの直径は 75 ～ 2,1 mm になります。 幅 5,1d、つまり 2 ～ 4,2 mm の銅またはジュラルミン製のストリップを使用できます。
後続のすべての図では、寸法が 29 番目のチャネルについて示されていることに注意してください。 他のチャネルへの再計算は難しくありません。決定されているチャネルの周波数に対する 29 番目のチャネルの周波数の比がわかれば、既知の次元にこの比を乗算します。 もちろん、アンテナ ウェブは、ダイヤモンド形の部品に加えて、他の形状にすることもできます。たとえば、図に示すように、中実の金属セクターを備えたジグザグ リングなどです。 3.
角度 β に応じて、ウェブの入力インピーダンスは異なります。 たとえば、β = 90°では Rin = 100 オームに等しく、β = 140°では Rin = 75 オームに等しくなります。 これにより、キャンバスと AU を一致させるさまざまな方法も決まります。 したがって、β = 90° のキャンバスはより広帯域であり、図に従ってプルームと一致します。 2、e. β = 140°では、図によると2分のXNUMX波長整合トランスを使用する必要があるため、アンテナはより狭帯域になります。 XNUMX、Mr. このようなキャンバスの製造には、厚さ0,3 mmの真鍮板が使用されます。 キャンバスの風損を軽減するために、各セクターに直径 15 mm の穴が 20 ～ 5 個開けられ、その領域全体に均一に分布されます。 図によるマッチングのためのループ寸法。 2、d は次のとおりです。B = 60 mm、C = 40 mm、KATV ケーブルからのセグメントの長さは 224n mm にすることができます。ここで、n = 1,2,3、75、2 ... です。 92,18、d は 1,3,5,7n mm の長さを持つことができます。ここで、n = XNUMX、XNUMX、XNUMX、XNUMX...。 表によると1、材料の入手可能性やその他の特性に基づいて、提供される 25 種類のキャンバスから任意のキャンバスを選択できます。 アンテナ ウェブ (反射板なし) の指向性パターンは「3」タイプの 7 ローブであるため、指向性特性が改善され、アンテナ ゲインが増加するため、あらゆる場合に反射板を使用することが推奨され、効果的です。ウェブと同様の反射板デザインで約 5 dB。 ただし、アンテナ ゲインを約 10 dB 増加させるより効率的な方法は、反射板または細かいメッシュ グリッドを取り付けることです。 格子/メッシュは溶接され、防食コーティングが施されている必要があります。 グリッド/グリッドの寸法は、ウェブの垂直 (Sn) および水平 (SE) 寸法より XNUMX ～ XNUMX% 大きくする必要があります。 格子/グリッドは、受信チャネル (100-50) に応じて、ウェブの後方 h=21...69 mm の距離に配置されます。 h の値はウェブの入力抵抗に影響し、AFS 全体のマッチングを改善する追加の方法として機能します。 格子をネジ付きスタッドに配置するときに h を変更することにより、テレビ画面上のノイズ (「雪」) レベルが最も低い、より鮮明な画像が実現されます。 反射器アレイ/グリッドを使用すると、アンテナの放射パターンが変化し、狭い単一のローブに変わります。 その結果、反射板からの受信が大幅に弱まり、APS のノイズ耐性が向上します。 XNUMX つ以上のキャンバス (同相回折格子) を同相で組み込むことにより、アンテナの指向性動作と利得をさらに大幅に向上させることができます。 これにより、かなりの距離や困難な状況でも送信を受信することができます。 このようなアンテナは、XNUMX つの平面内で水平および (および) 垂直に間隔をあけて配置された、いくつかの並列接続されたキャンバスです。 図の例では、 図４は、入力インピーダンスが１５０オームで垂直方向に間隔をあけた２つのキャンバスの同相接続を示している。 図に示すキャンバスは、角度 β = 4 のジグザグ リング アンテナ、または一種のリング アンテナの変形と考えることができます。 このアンテナは、わずか 150 mm のワイヤ直径で UHF 範囲で適切に動作します。
このようなアンテナを AU と整合させる方法は異なる場合があります。 したがって、図では。 図 4 は、0,7 λ の最適な垂直距離に配置された 75 つのキャンバスをスイッチングするオプションを示しており、電力線は下部のキャンバス (床) に接続されています。 フロア間の通信には、長さ λK の 0,65789 線式回線を使用しました。 ラインはケーブル RK-150 (K=XNUMX) XNUMX 本で形成されます。 対称で波動インピーダンスは XNUMX オームであり、キャンバスとの良好なマッチングが保証されます。 1 つの同一のキャンバスをこのように並列接続した結果、点 a ～ a75 における APS 全体の入力インピーダンスは 2 オームに等しくなります。 AU との調整は、図に示す 75 分の XNUMX 波長整合トランスによって行われます。 XNUMX、市XNUMX本のケーブルRK-XNUMXで構成されています。 ただし、（著者によると）より好ましいのは、別のオプションである中央電源です。 より広い帯域幅を備えています。 さらに、キャンバスは、垂直方向と水平方向の両方で、中心間を (0,7 ... 0,75) X だけ離すことができます。 シートを中央の電源と組み合わせるには、図に従って、直列に接続された 2 つの対称線がそれらの間に接続されます。 長さは 0.5XK (端部のはんだ付けされた編組に沿って 184,4 mm) ですが、RK-75 ケーブルの一部で形成されています。 この場合、in - in の中心点でのアンテナの入力インピーダンスは 75 オームです。 図のように、同じ 4 分の XNUMX 波長の整合トランスがそれらに接続されています。 XNUMX. 同様に、図によるキャンバスも同様です。 角度 α = 1°の場合。 このようなキャンバスを角度α = 120°で使用する場合は、水平に広げることをお勧めします。 図によると、1 つの同一のキャンバスが同相に含まれています。 中心電源を備えた 5 を図に示します。 100. 格子には反射メッシュが装備されています。 各ウェブの入力インピーダンスは約 1,2 オームで、ワイヤの直径にはほとんど依存しません。 テストには、直径117 [(l / d) \u2,76d 51]および100 [(l / d) \u1d 120] mmのワイヤーが使用されました。 接続線 λK の寸法は、Rin = 3 オームの他のウェブが使用された場合でも同じままです (α = 90° の図 XNUMX によるか、β = XNUMX° の図 XNUMX による)。
キャンバスは、（はんだ付けされた編組に沿った）長さが λK に等しい RK-100 ケーブルの部分によって形成された、波動インピーダンス 50 オームの対称線によって並列に相互接続されています（この条件は必須です！）。 ～ の点でのアンテナの合計入力インピーダンスは 33,3 オームです。 AU との調整は、長さ 50 mm の RK-2 ケーブル セグメント (図 277、d による) の XNUMX 分の XNUMX 波長変圧器によって提供されます。 すべてのキャンバスは厚さ 5 mm の有機ガラスバーに固定されています。 バーは、ポイント 0 の 18 つのネジ付きスタッドで反射鏡とマストに固定されています。反射鏡グリッド (寸法 18x105 mm のセル) は、距離 h = 15 mm (±XNUMX mm 変化) でアンテナ ウェブから取り外されます。 前述したように、AU はマストの反射板の後ろに設置され、ポイント c ～ c でキャンバスに接続されます。 AU の電源ユニット (PSU) は、図に示すように、テレビの横または背面の壁に配置されます。 6.
電源ユニットからの 12 V の定電圧は、図に従って接続されたデカップリング デバイス (ID) を介して RK-75 ドロップ ケーブルを介して供給されます。 7. RU はチョーク L1 とコンデンサ C2 で構成されます。
通常、SWA、GPS などのタイプの PAH は、さまざまな回路ソリューションを備えた低電力電源によって電力を供給されますが、ほとんどの場合、負荷の短絡から保護されていません。 そしてそのような保護は必要です。 さらに、テレビ信号が異なる方向 (たとえば XNUMX つのアンテナ) から受信される場合、テレビの入力でアンテナからケーブルを切り替えると、多くの不便が生じ、コネクタがすぐに摩耗します。 したがって、それらの自動切り替えを提供することが望ましい。 これらの欠点を解消するために、さまざまな BP AU が開発されています。 自動アンテナ切り替えにリレーを使用する PSU オプションの 8 つの概略図を図に示します。 1. 強力な UHF 信号の受信は、XW2 ソケットに接続された AU なしの A2 アンテナによって提供され、この場合 PSU はオフになります。 弱い信号を受信するには、PSU がオンになっているときにアンテナ A3 (XWXNUMX) が AU に接続されます。
SB1 ボタンを押すと PSU がオンになります。 この場合、リレー K1 がアクティブになり、その接点 K1.1 が SB1 ボタンをブロックし、PSU の電源がオンのままになります。 接点 K1.2 は A1 アンテナをオフにし、A2 アンテナをテレビに接続します。 HL2 LED で示される整流された電圧は、PSU 出力から AU に送られます。 AC またはフィーダで短絡が発生した場合、PSU 出力の電圧とリレーの K1 巻線を流れる電流が低下します。 リレーは接点 K1.1 を解放し、PSU をオフにします。 HL2 LEDとHL1ランプが消灯します。 抵抗 R1 は、12V の安定化電圧で、巻線を流れる最小電流でリレーが明確に動作するように選択されます。 リレーは、たとえば、RES47 (パスポート RF4.500.409) など、任意のものにすることができます。 HL1 ランプ (6,3 V x 0,28 A) は、ネットワーク経由で電源がオンになっていることを示し、同時に T1 変圧器の一次回路のヒューズとして機能します。 変圧器 - 巻線 II - 9 ... 11 V に電圧があるもの。チョーク L1 - DM-0,6 などの任意のもの。 KR142EN8B チップは最大 1,5 A の電流を供給し、過電流保護を備えています。 ただし、PSU の消費電流は 0,1 A 未満であるため、78L12 などのそれほど強力ではないチップを使用できます。 UHF 範囲の信号を受信するために、ジャーナルではいくつかの AU が考慮されています (たとえば [5])。 いずれも入力インピーダンスは 75 オームです。 バランス入力を備えた前述のアンテナと一緒に使用することもできます。 これを行うには、フェライト リング上でよく知られたマッチング バランシング デバイス (SSU) を使用する必要があります。これは、図 9 のスキームに従ってオンになります。 ただし、図に従って SSU を U ループの形で取り付けることもできます。 9b. AU に接続するケーブルは短く、できれば 0.5λK の長さである必要があります。
アンテナの設置場所を選択するときは、ドロップ ケーブルを 0,16 メートル追加するごとに、UHF 範囲の信号が 0,4 ～ 12 dB 減衰することに注意してください。 ケーブルが細いほど損失は大きくなります。 APS の最終設置時には、新しいケーブルを設置することが望ましいです。これは、その有効期限 (30 年と定義されています) の終わりまでに、減衰係数が 60 ～ XNUMX% 増加するためです。 中心導体の直径が大きく、周波数が高いケーブルを選択することをお勧めします。 また、はんだ付け箇所の防水性を確実に確保する必要があります。 文学
著者: Yu.Filichev、ヴィリニュス、リトアニア
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