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無線電子工学および電気工学の百科事典 アンテナかアンプか？ 無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典
この資料は、最大限の効率でコミュニケーションの質を向上させるためにお金を使いたい人に役立ちます.誰もが必要とするデシベルを達成するためのさまざまな方法を調べ、それらを取得するためのコストの見積もりを提供します. すべてではありませんが、多くのアマチュア無線家は、遅かれ早かれ通信品質の向上という問題に直面します。 この場合、多くの疑問が生じますが、原則として主なものはXNUMXつだけです。強力なリニアアンプを購入するか、アンテナシステムを改善しますか? どちらも多くの点で哲学的であると分類できます。 さて、材料費と人間工学の観点から、それらを詳細に検討しようとします。 - 無線システムの消費者の品質を向上させ、これらの反省に基づいて、あなたの何人かが使用しようとするかもしれないアドバイスをしようとします. 近年、世界中で送信機の電力を削減する動きが着実に進んでおり、その可能性はあります。 これは、現代の技術の開発における新しい方向性の導入によるものです - 省エネは、絶えず枯渇する鉱物埋蔵量を節約することを可能にし、それは電気エネルギーを生成するために使用され、「グリーン」についてのますます大きな声明を出します電波放射の危険性。 もちろん、これらの事実は、世界中の何百万人ものアマチュア無線家の通信効率を改善する方法を選択する際に決定的なものではありません。 彼ら（私たちを含む）は、鉛のバスローブを着なければならない場合でも、常にさらに、より、より強力になりたいと考えています。 誰かが最初の DXCC を必要とし、誰かが 9V WAZ を必要とするなど、無限に続きます! 一部の人にとっては、自分自身を称賛する賞の蓄積が人生の目標になります。 年を重ねるごとに癖になり、やめられなくなります。 無線技師が他と差をつけたいと思ったときに最初に頭に浮かぶのは、非常に強力なアンプを作ることです。 しかし、問題を詳細に検討すると、出力信号のレベルを上げるために過度に強力なリニアアンプを設置することは、最適な解決策とはかけ離れていることがわかります. これらの事実の XNUMX つは、達成された結果の価格/品質比です. ええと、私たちの国では、おそらく、この問題の主な問題は、喜びの代償の問題です。 この問題をさらに検討する前に、少し脱線して、ある装置、いわゆる S メーターについて簡単に理解しておきましょう。信号強度を S スケールで評価するように設計されています。 工業的に生産されたすべてのトランシーバーにはこのようなデバイスが装備されています。 このデバイスのスケールは非線形であり、スケール分割価格は 6 dB の信号変化に対応します。 したがって、1 ポイントは 6 dB に相当します。 トランシーバーの S メーターの測定値は絶対に正確であるとは考えられず、場合によっては近似値であるとさえ考えられます (KB では、空気から来る信号のレベルは通常、以前に到着した信号のレベルと比較することはできないことを忘れてはなりません)エミッターからレシーバーまでの経路のランダムな性質により、オペレーターの音声レベルの変化により信号の振幅が変化するため、SSB モードでこれを行うことはさらに困難になります)。 これらの測定値は、送信デバイスの放射電力の増加の程度の定性分析を行う場合にのみ適しています。 では、実践的な練習をしてみましょう。 送信機の出力を徐々に上げて、通信相手の受信機の S メーターの測定値がどの程度変化するかを観察し、対応するアンプの購入コストを反映するグラフを作成してみましょう。 受信側の信号強度を 3 dB 増加するには、送信局のアンプの出力を 3 倍増加する必要があることが知られています。 XNUMX dB は、S メータースケールの XNUMX 目盛の半分にのみ対応することに注意してください。 ちょうど半分ポイントです！ したがって、受信側の信号強度を S メーター スケールで 1 ポイントだけ増加させるには、送信電力を XNUMX 倍にする必要があります。 このような単純な計算を使用して、S メーターの読み取り値に基づいて、通信相手の出力信号電力の増加の度合いを計算できます。 図上。 図 XNUMX は、S メーターの XNUMX つのスケールを示しており、通信相手のアンプのさまざまな電力に対応する読み値が示され、この規則が示されています。
したがって、1 ワットの代わりに 100 kW のアンプを使用すると、通信相手の受信機での信号が約 10 dB (S メーターの 1.5 ポイント) 増加します。これは確かにオペレーターにとって非常に顕著なイベントですが、この喜びのために約 1500 ドルを支払わなければならないことを理解すると、さらに顕著になります。 これは、低品質のキロワットアンプのコストです。 出力 1,5 kW (たった 500 W 強力です!) のアンプを購入するには約 2500 ドルかかります (例は以下に示します)。S メーターでは測定値が 0.5 ポイント増加することがわかります。 ここでは、国内のクリビン工芸品や国防省のデバイスを除いた、アマチュア目的の産業用KBアンプの平均コストについて話しています。 興味深い結論: この場合、5-6 と 5-8 の差額は約 2500 ドルです。 しかし、成果を上げるためにこの道を選んだアマチュア無線家のコストは、アンプのコストだけではありません。 たとえば、アンプに出力チューナブル回路がない場合は、アンテナ チューナーを使用する必要があります。 300 ワットの電力用に設計された市販のチューナーのコストは、平均 500 ドルです。 もちろん、電気料金の支払いもお忘れなく。 出力電力が 500 ワットのアンプは、主電源から約 1000 ワットを消費します。 この比率は、他の権限でも維持されます。 たとえば、アンテナの78 kWで多くのGU-4に愛されているのは、ネットワークから約8 kWを消費します。 また、「BRIG」(1 kW)、「FLAME」(10 kW) などの産業用ブロードバンド トランスミッタは、わずか約 30% の効率で動作します。 計算するときは、この機器が他の動作中の電子機器への干渉源であるという事実も考慮してください。 まず第一に - もちろん、テレビ。 控えめに言っても、パワーアンプはエンドレスなテレビ シリーズのファンにとって多くの不便をもたらします。 テレビの干渉に関連する多くの問題に対処するには、さまざまな種類のフィルターが役立ちます。 それらもお金がかかります。 （ごく最近、サラトフ社のREMOがそれらのいくつかの生産をマスターしました。輸入品よりも安くて優れています...） しかし、駅が農村部にある場合、電気が不足しているため、通常、長い「a-a-a-a-le、XNUMX、XNUMX、XNUMX ...」を行うことさえできません。 木造の田舎の家や「新ロシア人」の家では、最も重要な問題のXNUMXつが防火です。 消火器と配線の品質は常に頭の痛い問題です。 その結果、かなりの量が実行されます。 これらは、強力なアンプの使用に関連する主な側面にすぎません。 それでは、通信品質を向上させる別の機会、つまり効率的なアンテナシステムの使用について詳しく見ていきましょう。 この場合に注意する必要があること： 最初の. 次のことを理解しておく必要があります。 増幅器は送信機の信号を増幅するだけで、アンテナとは異なり、受信を改善することは何もしません。 2番目の. アンテナの非常に重要な特性は、その指向特性を利用して干渉信号のレベルを下げる能力です。 アンテナを回転させることで、最高品質の信号受信に対応する最適な方向を実現できます。 信号対雑音比を改善することは、無線通信において最も重要なパラメータです。 送信用の信号レベルを同様に増加させるアンテナのコストは、強力なアンプのコストよりも 6 桁低くなります。 すでに述べたように、出力アンプのパワーを 1 dB (通信相手の S メーターの 100 ポイントのみ) 増加させます。 約 1000 W (標準トランシーバー電力) で 600 回、コスト: QRO HF-2690 (80 W) - 850 ドル、Ameritron AL-1350 V (811 W REP) - 600 ドル、Ameritron 1050 V (1250 W REP) - 800 ドル、 Command Technologies HF-3250（400 W） - 6ドル（モスクワの会社の価格が示されています）。 この資料の準備中に、特定の 84 ワットのアンプを見つけることはできませんでした。 興味深いのは、たとえば、従来の 4 素子八木アンテナや同様の正方形の非常に人気のある「長いワイヤー」と比較して、同じ増加 (約 100 dB) であることです。 そして、より本格的なアンテナを使用すると、それに応じてさらに大きな利得が得られます。 国内メーカーのこのようなアンテナの価格は、アンテナ自体の範囲と複雑さの程度に応じて、約400ドルから5ドルの範囲です。 私たちは非常に平均的な価格を提示していますが、彼らさえも雄弁に物語っています。 さらに、地上に設置された水平偏波アンテナのゲインは自由空間よりも約 6 ～ 1 dB 高いことに留意する必要があります (正確な値は地面のパラメータによって異なります)。 アンプとアンテナの効率を考えるときは、この要素を考慮する必要があります。 4 kW から 1 kW への出力増加 (これも S メーターの 4 ポイントのみ!) には 9 ～ 3 千ドルかかります: (QRO 2.8 KDX (3 kW)、Henry 2500 k ULTRA (ZkW)、HF-2.5E ( XNUMXkW））。 これを視覚的に示したのが図 2 です。 XNUMX.
横軸は、実際の地上から 22 メートルの高さに設置されたアンテナの利得値を dBi で表したものです (利得の詳細については、BREEZE Winter 4 カタログの 2001 ページを参照してください)。 ここでは、送信機（トランシーバー）の出力電力が 100 W であるとして、アンテナが放射する信号電力の値がプロットされています。 この場合、この値が座標の原点となります。 アンプとアンテナ間の信号増幅コストの違いを示すために、ゲインと電力が同じ軸にプロットされています。 横軸に表示されているものすべてに対して支払わなければならない価格が縦軸に表示されます。 データは、7、14、21、28 MHz 帯域のアンテナと 14 MHz 範囲の 14 つのアンテナのスタックのグラフの形式で表示されます。 したがって、グラフは、特定のアンテナで受信される利得に対する今日のモスクワの平均価格がいくらであるかを示しています。 たとえば、この図は、ゲイン 16 dBi (YAGI 要素 5 つ) の 750 MHz アンテナが XNUMX ドルで購入できることを示しています。 点は、現在モスクワの企業から購入できるパワーアンプを示しています。 この場合、空中に放出される電力の値は、高さ22 mにある半波長ダイポールでの増幅器の動作に対応するため、増幅器はアンテナに関してより有利な位置にあります。たとえば、ALPHA-87 A アンプの場合、入力が 100 ワットのときの出力電力は 1.5 kW で、これは約 12 dB (15 倍) の増幅に相当します。このアンプが等方性エミッタに接続されている場合、これを図面上の 12 dB の値に対応する縦軸にプロットします。 ただし、この場合、すべてのアンプは半波長ダイポールで動作するため、2.15 dB (等方性ラジエーターとダイポール間のゲインの差) と、グランドの影響による約 5 dB の追加が必要です。 図に示すように、合計 - 約 19 dB。 100 W の信号を 19 dB 増幅すると、結果はほぼ 8000 W になります。 同じ 19 dBi のゲイン (つまり、等方性エミッタに対して) は、6 つのアンテナのみのスタックで実現されます。 同じ利益の価格がほぼ 3 倍も異なることは重要です。 さらに示唆的なのは、アンプとアナンの同じゲイン増加にかかるコストです。 覚えておいてください: 出力の 1000 dB の増加 (たとえば、QRO-2500 から QRO-2000) にはほぼ 3 ドルの費用がかかりますが、大型 7 MHz アンテナの同じ 300 dB の増加にはわずか 400 ～ XNUMX ドルの費用がかかります。 この図は、工業的に生産されたより強力なアンプを示していません。価格が縦軸に示されている値を超えており、このため、国内のアマチュア無線のユニットが利用できるため、ロシアでのそれらの出現は例外と見なすことができます。 同時に、シングルバンドアンテナとすべてのバンドで動作するアンプを比較しているという事実に当惑しないでください。XNUMXつのバンドのみのアンテナを持っている場合、アンプを購入すると、「作業できない残りの帯域をすべて増幅します。 グラフは、適切なアンテナを設置することでどれだけ節約できるかを示していますが、通信相手の S メーターでも同じ結果が得られます。 とりわけ、アンテナ スタックを作成することで、アンテナ システムのパフォーマンスをスムーズに向上させることができます。 たった 3 つのアンテナを正しく組み合わせてスタックにすると、すぐに受信を (最大で) 8 倍向上させることができます。 6dB増加します。 実際には、すべてがさらに謎に満ちていることがわかります。スタック アンテナとその電源位相をさまざまな組み合わせで相互に切り替えることによって (現在では、これは小さなデバイスによって行われます!)、アンテナ全体の垂直面の放射パターンを変更できます。アンテナ システム、現時点で最適なオプションを選択します。 わが国ではそのようなHFアンテナは非常に少なく、そのようなアンテナを使用するVHFプレーヤーもほとんどありませんでしたが、ますます少なくなっています。 しかし、世界では、このようなアンテナ システム設計の利点は古くから知られています。 たとえば、OH6OS スタックは、高さ 20 メートル、重さ 2 トンのマスト上に 60 メートルの範囲をカバーする 1.5 つの要素からなる 25 つのアンテナ (各 100 つのフロアが 30 つある) で構成され、ゲインが約 XNUMX dBi であると考えてください。 ！ つまり、これは XNUMX キロワットのアンプを XNUMX ワットのトランシーバーに接続することに相当します。 または、地球の主要な「月」であるW5UNのアンテナ。 その設計は 32 個の 17 素子アンテナで構成されています。 E 面のアンテナ ローブ幅はわずか 3.7°、利得は 32 dBi (電力の 1585 倍) です。 このデザインは7台のトラックで回転し、XNUMX回転するのに約XNUMX分かかります。 構造体 KS1XX、NCOP、W3LPL、W6KPC は素晴らしい構造体です。 もちろん、これらの驚異的なアンテナ設計は、ほとんどの普通のアマチュア無線にはアクセスできませんが、最新のマルチバンド アンテナの 2 フロアからなるシンプルな設計は、多くの人の力の範囲内にあります。 出力アンプの電力が増加すると、その価格が指数関数的に増加し、アンテナパラメーターの改善（マストリデューサーセットのコストを考慮しても）がはるかに少ないことを考慮することが重要です。労力とコスト。 したがって、アンテナシステムの近代化は、無線システム全体の効率を高めるための最適な方法です。これにより、無線通信の品質が大幅に向上するだけでなく、材料費を最小限に抑えることができます。 また、アンテナのパラメータを改善すると、強力な線形高周波信号増幅器の使用に関連する上記のすべての欠点を取り除くことができます。 私たちの意見では、アマチュアステーションを装備するための5つの条件付きカテゴリを指定することが可能であり、以前の成果を維持しながら、その後のそれぞれへの移行により、作業の結果に真の質的飛躍を感じることができます。 最初の イニシャルは次のセットによって決定されます。 - 100 ワットと長いワイヤーまたはマルチバンド ホイップ アンテナ。 2番目：出力1kW程度のアンプをご使用ください。 Третья: 回転可能な指向性アンテナを取り付けます。 4番目: 出力電力を 3 ～ 4 kW まで上げます。 そして最後の一枚 第5: アンテナ スタックを取り付けます。 この段階では、リラックスして、引退するまで（またはその間に！） 放映中に不用意に作業することができます。 あなたの成功は保証されています！ プラントの効率を改善する方法に関する最終決定は、常にあなた次第です。 重要な情報: ロシアの領土では、KB の最初の (最高!) カテゴリのライセンス (160 m を除く) では、200 ワットの出力電力が許可されています! XNUMX 番目と XNUMX 番目のカテゴリに割り当てられたお金は、XNUMX 番目のカテゴリに直接振り向けることをお勧めします (こんにちは!)。 この記事の最後に、役立つ表を示します。 それを注意深く研究すると、次のような興味深い結論を導き出すことができます。S メーターが 4 ポイントの差を示したとき、通信相手は RA の出力パワーを（およそ）何回増加させましたか（4 ポイントは 24 dB または 250 倍です）力.. .)、ただし彼はZxGU-50を持っていると断言します。 または、「長いワイヤー」の代わりに 5 dBd のゲインを持つアンテナを接続した場合、信号は何倍「増幅」されますか (5 dB = 3.1 倍の電力)。
著者: A. Dubinin (RZ3GE)、A. Kalashnikov (RW3AMC)。 出版物: krasnodar.online.ru/hamradio
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