SV通信の携帯局の小型アンテナ。パート2。スキーム、説明

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SV通信の携帯局用小型アンテナ。パート 2. 無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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5.インダクタンスによって拡張された共振ホイップアンテナ

ポータブルおよびモバイルCB無線では、ポータブルの場合は30〜100 cm、モバイル無線の場合は最大1,5メートルの長さのアンテナが使用されます。 27 MHzの周波数でこのような短いピンのアクティブ部分の入力抵抗を計算すると、0,5cmの場合は30オームから10mの場合は1,5オームまでの値が得られます。もちろん、このような短いピンをに接続するのは無理です。適切な調整なしの送信機の出力段。第一に、アンテナなどのピンの効率が低く、第二に、ピンの低抵抗を送信機の出力段と一致させることは非常に困難です。この問題を解決するために得られた最も合理的な解決策は、ピンが複雑なシステムの一部であり、アンテナが短くなっていることでした。以下、そのようなシステムにおけるピンの効率が考慮される。

古典的なホイップアンテナは、XNUMX/XNUMX波長のバイブレーターとその下の接地システムです。最も単純なケースでは、接地システムはXNUMX/XNUMX波長バランスのシステムです。当然のことながら、このようなシステムをポータブルステーションに使用することは困難です。したがって、彼らはアンテナとカウンターウェイトを短くしようとします。この場合の最も簡単なことは、アンテナに延長コイルを含めることです。しかし、ここでも問題は、最大の効果を得るためにアンテナのどのポイントに延長コイルを含めるかということです。ステーションの本体は、カウンターウェイトシステムの役割を果たします。

短いアンテナを長くする最も非効率的な方法、つまりベースに延長コイルを含めることにすぐに注意を払う必要があります（図9）。アンテナを流れる最大電流はそのベースにあります。アンテナの理論から、アンテナの最大放射、ひいてはその最大効率を得るためには、アンテナの放射要素の最大電流とその放射での最大電圧を確保する必要があることが知られています。終わり。ここでは、最大電流がコイルを流れるため、媒体との最大の相互作用はコイルを介して発生します。

ポータブルMW通信局用小型アンテナ

ベースに延長コイルを備えたアンテナの利点は、ピンの静電容量が大きいため、そのようなアンテナの帯域幅が比較的広く、MW全体またはアマチュア帯域で動作できることです。

別のタイプのアンテナは、中央にコイルが付いたアンテナです（図10）。ここでは、アンテナのベースですでに大きな電流強度が達成されており、ピンの上部が容量性負荷の役割を果たしています。端子容量の増加により、アンテナ帯域幅はMW範囲全体で動作できる値まで増加し、その効率も大幅に向上します。

コイルへのピンは主な放射要素です。特に延長コイルも保持するため、できるだけ太くする必要があります。コイルの後のピンはすでに容量性負荷です。薄くすることができます。このようなアンテナの端に小さな容量性負荷を配置しても、その動作効率は向上しますが、機械的強度は低下します。

また、原則として、携帯ラジオ局で発生する悪い「地面」では、すべてのタイプの短いアンテナが同じようにうまく機能せず、それらの使用に大きな違いはないという事実にも注意する必要があります。しかし、すでにXNUMX/XNUMX波長のカウンターウェイトを接続すると、さまざまなタイプのアンテナの効率に違いが見られます。この効果は、車体が効果的な地面である移動式カーラジオでも観察されます。

理想的な 36/10 波長垂直アンテナ (理想的な導電面の上のピン) の抵抗は 20 オームです。理想的な短縮された MW アンテナの抵抗は、短縮の程度に応じて 50 ～ 50 オームです。そのようなアンテナの実際の「接地」が理想からかけ離れていることを考えると、一般的なケースでは、そのようなアンテナは、モバイルカーステーションのアンテナの同軸電源ケーブルの両方と一致させることができます (通常、ここでは 100 オームのケーブルが使用されます)。、および携帯ラジオ局の出力段では、短いアンテナの抵抗をXNUMX ... XNUMXオームに増加させる悪い「接地」。

6.インダクタンスによって拡張されたホイップアンテナの実用的な設計

基本的に、携帯ラジオ局の短縮アンテナはすべて図11のような形をしています。 2.インダクタンスが約120μHのコイルと長さが約27cmのピンは、7MHz帯域で動作するアンテナシステムを構成します。そして、アンテナの効率とその帯域幅だけが、コイルとピンの異なる設計に依存します。図に示すアンテナ。 7は、他の多くの以前の情報源で提供されています[8,9、10、XNUMX、XNUMX]。

ポータブルMW通信局用小型アンテナ

[7、8]のアンテナをテストする場合、同じ2μHの延長コイルがアンテナに使用され、次の結果が得られました。

35/80波長カウンターバランスを備えた入力インピーダンス-3オーム、ラジオ局ハウジングを使用-600オーム。ハーフパワーでの帯域幅（-750 dB）-カウンターバランスで700 kHz、ラジオ局本体でXNUMXkHz。このアンテナに及ぼす人的影響は小さく、その反応性は低いです。 XNUMX/XNUMX波長カウンターバランスを接続したときの周波数シフトはXNUMXkHzに達しました。

ピンの長さが9cmの[80]のアンテナをテストしたところ、延長コイルは直径18mmのフレームに巻かれたPEL0,55ワイヤーの4ターンで、ターンごとに次の結果が得られました。

60/1100波長カウンターバランスを使用した入力インピーダンス-XNUMXオーム、ラジオ局のカウンターウェイトを使用-ケース-XNUMXm。

800/900波長カウンターバランスの帯域幅は1kHzで、ステーション本体はXNUMXkHzです。カウンターウェイトを接続したときの共振周波数のオフセットはほぼXNUMXMHzです。

ピンの長さが10〜0,8 mの[1,2]のアンテナをテストした場合、延長コイルは、直径25 mmのフレームに0,35ターンのPEL5ワイヤーを巻いて、次のアンテナと同様の結果になりました。 [9]。

特に興味深いのは、長さ50 cmまでの短いアンテナです。さらに、これらのアンテナは、長さ約1mの長いアンテナよりも通信範囲がそれほど劣っていません。

[11]のアンテナは、長さ45 cmのピンで、直径60mmのフレームに0,5ターンのPEL5ワイヤーを含む延長コイルがあり、丸く巻かれています。このようなアンテナをテストしたところ、次の結果が得られました。

75/700波長カウンターバランスでは、入力インピーダンスは120オーム、帯域幅は900kHzです。ステーションの本体をカウンターバランスとして使用すると、入力インピーダンスは1,2オーム、帯域幅はXNUMXkHzになります。四分の一波長天びんを接続したときの共振周波数シフトはXNUMXMHzでした。アンテナに対する人間の影響は、長いアンテナよりも高くなります。

長いアンテナ（45 m）と比較した短いアンテナ（1 cm）の入力インピーダンスの増加と帯域幅の拡大は、短いアンテナの延長コイルの品質が低いことを示しています。しかし、延長コイルの品質係数の増加は、そのような短いアンテナの効率にほとんど影響を与えません。カウンターウェイトを接続すると、アンテナの共振周波数が上にシフトします。この場合、カウンターウェイトを接続するときに無線局を効率的に操作するには、延長コイルのインダクタンスをオンラインで調整する必要があります。

トランシーバーでは、アンテナピンを切り替えるときに、レシーバーとトランスミッターで異なる拡張インダクタンスを使用することが望ましいです。これにより、受信と送信の両方でピンを最適に一致させることができます。当然のことながら、受信機の入力と送信機の出力の抵抗がわずかに異なる場合、この場合RX / TXを切り替えるときのシステムの共振周波数のシフトが小さいため、27つの延長コイルを省くことができます。しかし、ここでは、延長コイルを切り替えるか、送信機と受信機の入力を同じ値にするか、どちらが簡単かを実際の条件から決定する必要があります。「独自の」機器では、後者を目指して努力していますが、アンテナを切り替えるときに受信機の入力を調整するオプションがあります。 XNUMX MHz 帯の自作機器では、受信モードと送信モードでのアンテナマッチングの問題が十分に考慮されていないことが多く、携帯無線機の効率の低下につながります。

[12] では、アームの長さが 110 mm で中央に延長コイルがあり、直径 130 mm のフレーム上に 0,15 回巻かれた PEL 6 ワイヤを巻いたアンテナが記載されています。このアンテナをテストしたところ、次の結果が得られました。 90/400 波長カウンターウェイトの場合、入力インピーダンスは 140 オーム、帯域幅は 600 kHz で、カウンターウェイト無線ハウジングの場合、入力インピーダンスは 900 オーム、帯域幅は 13 kHz でした。 600/50 波長カウンターウェイトを接続した場合の帯域幅シフトは 75 kHz でした。図に示す容量性負荷を追加します。 90により、カウンターウェイト接続時の周波数オフセットを1,3kHzまで低減できるようになりました。どちらの場合も帯域幅は 12 kHz 増加しました。入力インピーダンスは減少しました - カウンターウェイトを使用すると 13 オームになり、ステーションハウジングでは XNUMX オームになりました。場の強さはXNUMX倍になりました。これらすべてが、これらのタイプのアンテナの容量性負荷の利点を物語っています。図XNUMXに示す容量性負荷はより効率的に機能することに注意してください。しかし、残念ながら、実際に実装するのは図XNUMXの負荷よりも困難です。 XNUMX.

ポータブルMW通信局用小型アンテナ

ベースに中心インダクタンスと伸長インダクタンスを備えたアンテナによって生成された電界強度値の比較は、実際には、ベースにインダクタンスを備えたアンテナと同じ高さの中心インダクタンスを備えたアンテナが約1,4の電界強度...1,6倍の大きさ。容量性負荷を追加することにより、このようなアンテナの利点がさらに強化されます。測定は、1,2/5波長天びんで実行されました。ラジオ本体をカウンターウェイトとして使用した場合、中心インダクタンスを備えたアンテナの利点は弱く、電界強度はベースにインダクタンスを備えたアンテナによって生成されたもののわずか20倍でした。これは、携帯局では使用するホイップアンテナの種類に大きな違いはないが、移動局では中心負荷インダクタンスのアンテナを使用する方が良いことを示唆しています。いずれの場合も、直径XNUMX〜XNUMX mmのボールの形であっても、容量性負荷を使用することが望ましいです。容量性負荷は、ベースに拡張インダクタンスを持つアンテナと一緒に使用した場合にも効果があります。

実際には、携帯局の場合、直径2〜2,5mmの太い銅線で作られたアンテナを使用できます。直径が小さいアンテナは、機械的強度が低く、効率が低くなります。移動車両ステーション用のアンテナの製造には、短い「ウェーダー」または適切な長さ、そして最も重要な強度の軍用ラジオステーションからの適切なアンテナを使用できます。

7.非共振ホイップアンテナ

非共振ホイップアンテナは、利用可能なすべての短いホイップアンテナの中で最も非効率的です。それらは、拡張インダクタンスを持つ同じ長さのアンテナをホイップするために2〜3倍の電界強度を失います。これらのアンテナは、人間の影響に対してはるかに鈍感です。しかし、それでも、主にXNUMX種類の送信機でのみ使用されています。

このような非共振アンテナの使用は、通信範囲が50〜100 m以下の単純なおもちゃでのみ正当化されます。より効率的な通信を行うには、共振アンテナのみを使用する必要があります。最も単純な回路をその前に配置する必要があります。経験が示すように、国内のハチドリよりも多くの電力を消費するが、非共振アンテナで動作する西部の単純なラジオ局は、はるかに短い通信範囲を提供します。

短い非共振アンテナを使用するXNUMX番目のケースは、アンテナ整合回路を備えた送信機出力段の誤った構造です。その結果、通常の共振アンテナが接続されている場合、フルサイズであろうと短縮されていようと、それは自励します。このような送信機は出力にPループを持っていることがよくありますが、その動作は非効率的です。

8.ポータブルMWラジオ局の磁気ループアンテナ

ポータブルCBラジオのいずれにも磁気ループアンテナは見たことがありません。しかし、これは、このタイプのラジオ局での使用が実用的でないことを意味するものではありません。 27MHz帯用の磁気ループアンテナを図14に示す寸法で作成しました。 XNUMX。

ポータブルMW通信局用小型アンテナ

アンテナは以下の結果を示しました。入力インピーダンスは 75 オームで、リアクタンスは非常に低くなります。帯域幅 - 600 kHz。アンテナは PEL タイプの XNUMX ミリメートルの絶縁銅線で作られ、エア同調コンデンサはグラスファイバーのベースに取り付けられました。このアンテナは人間やカウンターウェイトの影響を非常に受けにくいことが判明しました。

このようなアンテナは主に電磁波の磁気成分を放射するため、ホイップアンテナは主に電磁波の電気成分を放射するため、電界強度のレベルなどの指標で厳密に比較することはできません。ピンの測定は、EMWの電気的コンポーネントに従って実行する必要があり、フレームは、EMWの磁気コンポーネントに従って実行する必要があります。

図に示した 14 つのアンテナ。 1,5 台を「Kolibri-M」タイプの無線局に接続し、標準ヘリカルアンテナと比較して通信距離をテストしました。他の条件が同じ場合、磁気アンテナを使用した場合の通信範囲は、開けた場所では 2 倍以上、都市環境では 3 ～ XNUMX 倍であることが判明しました。この場合、磁気アンテナの指向性が大きく影響を受けます。

著者：I。グリゴロフ（RK3ZK、UA3-113）; 出版物：cxem.net

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