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無線電子工学および電気工学の百科事典 クアンテナ広場。 カスタマイズとデザインのオプション。 無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典
この記事では、「正方形」アンテナの調整と設計に関する実際的な問題について説明します。 調整 調整の最初の段階では、フィーダーと「正方形」バイブレーターを対称的に調整する必要があります。 要素間の距離が0.2Lの75要素アンテナの場合、2オームの同軸ケーブルで給電する場合、最も一般的なのはフェライトリングに高周波トランスを使用することです。 このような変圧器のスキームと設計は、文献で繰り返し公開されています。 トランスは、ワイヤのターン間に十分なギャップ（3〜XNUMX mm）があり、コアから絶縁され、湿気から保護されている必要があることだけを思い出してください。 入力インピーダンスが50オーム未満の1要素および1,5要素アンテナの場合（つまり、フィーダー抵抗が入力インピーダンスを超える場合）、チューニングラインを使用したバランス調整とマッチング（ガンママッチングデバイス）が最も効果的です。 このようなデバイスのおおよその初期データを表に示します。 2,5.ラインワイヤの直径はエミッタフレームの場合と同じ（5〜10 mm）にすることができ、フレームのワイヤとラインの間の距離はXNUMX〜XNUMXcm以内です。
さまざまな組み合わせがセットアップを困難にし、すべての範囲で良好なマッチングを得ることができないため、範囲ごとに、独自のマッチングデバイスを備えた個別の電源ケーブルを用意することが望ましいです。 アンテナを調整するには、アマチュア無線家は次のデバイスを用意する必要があります: SWR メーター、発電機、半波長ダイポール、受信信号強度の線形インジケーターを備えた短波受信機、合計減衰量が最大 50 までの減衰器3dB、XNUMXdBステップで切り替え可能。 アンテナの調整は、システム全体の動作周波数を決定することから始める必要があります。 これを行うには、電源フィーダーのギャップにメーターを組み込み、SWR を 50 kHz ごとの範囲で測定します。 測定データに従ってグラフが作成され、最小値によって同調周波数が決定されます。 振動子の長さを変えることにより、最小 SWR は特定の周波数に移動します。 ガンマ整合器を備えたアンテナの場合、整合線の長さとコンデンサの静電容量を変更することで、周波数を±30kHz以内で変更できます。 特定の周波数への同調は、周波数補正（1 MHz の場合はマイナス 2 kHz、他の範囲では比例）を行って、地面（屋根）から低い高さ（75 ～ 14 m）で実行できます。 その後、アンテナを動作高さまで上げた後、再度各バンドのSWRを確認する必要があります。 適切に調整すると、SWR は各帯域の特定のミッドレンジ周波数でほぼ 14 になります。 範囲の端では増加し、アンテナの素子数が増えるほど、1,2 MHz 範囲の 1,3 素子の「正方形」 - 最大 1,5 ～ 1,6、1,8 素子の場合 - 最大 2 - XNUMX、XNUMX要素 - XNUMX-XNUMXまで。 要素数が増えるとシステムが狭くなるからです。 したがって、動作周波数で得られる最適な特性は、レンジが離調すると劣化します。 後者の状況は、SWR の増加よりも重要です。SWR の増加は、値が小さいフィーダでの電力損失の増加につながるだけです。 アンテナを特定の周波数に調整した後、第XNUMX段階に進むことができます。つまり、パッシブエレメントを調整します。つまり、放射パターンを取得します。 アンテナシステムの品質はこの作業に依存することに注意してください。 したがって、アマチュア無線は最初の満足のいく結果で停止して、チューニングを最高のパフォーマンスにするべきではありません。 この段階は、後方放射を最大限に抑制するためのリフレクターの調整から始まります。 これを行うには、アンテナの中心の高さに等しい高さで少なくとも2Lの距離に、水平半波長振動子（水平「方形」偏波）が設置され、動作周波数に調整された発生器がそれに接続されます。接続されています。 「四角い」バイブレーターには受信機が接続されています。 「四角い」反射器を発電機に向けて、反射器の短絡ループのジャンパを移動して、受信機の信号値が最低になるようにします。 XNUMX 素子アンテナをチューニングする場合は、範囲全体での SWR の変化を確認してください。 他のレンジも同様にアンテナをチューニングし、最初のレンジから反射板の設置とSWRの変化を確認します。 この一連の連続した調整は、各調整中のパラメータの変化が測定精度を超えるまで実行する必要があります。 結論として、放射パターンが取得され、各範囲の動作周波数での前方/後方放射の比率が決定されます。 最後に、近く（最大10〜15 km）と遠く（800〜2000 km）のXNUMXつのゾーンにあるラジオ局の信号を使用して、図を削除することをお勧めします。 XNUMX 素子アンテナと XNUMX 素子アンテナは同じ方法で調整されます。 ディレクターは、受信機の出力インジケーターの最大信号に従って調整し、ジェネレーターの「四角」をオンにします。 ディレクターの設定はリフレクターの設定ほど顕著ではないため、より多くの時間と注意が必要であることに留意する必要があります。 時間を短縮するには、V. Begunov (UW3HY) によって提案された、短絡ループのジャンパを遠隔から移動するためのデバイスを使用すると便利です。 「ラジオ」、1975 年を参照。No. 7、p. 十一。 初めて指向性アンテナを調整する経験の浅い短波は、他のアマチュア無線家による信号推定による特性評価に対して警告する必要があります。 事実、そのような評価では、最終的に誤った結論につながる可能性のある多くの客観的および主観的な要因の影響を考慮することは困難です。 実験を行う場合は、次のことを確認する必要があります。電波の通過は、異常な現象がなく、両方の地点で同じ時刻（夕暮れを除く）で異ならないこと。 アンテナの偏波は同じです。 特派員は、受信機の線形セクションと出力インジケータの信号を測定する能力を持っており、測定技術は一般的に受け入れられているものと同じです。 再現性のある結果が得られます。 主観的な原因の少なくとも一部を排除するには、受信モードでアンテナの特性を並行してチェックするのが最善です。 同様の手法を使用して、最も単純なアンテナである 3 素子の「正方形」を調整することもできます。 この設定では、運用周波数付近で運用されている各種局の受信モードにおける前方/後方放射比を、短絡反射器ループの長さを変えて測定した統計データを収集し、最適な長さを決定します。 この方法は UA800CT 無線機でテストされ、良好な結果が得られました。 ただし、信頼性の高い結果を得るには、通信相手までの距離 2000 ～ 10 km で多数の測定を実行する必要があり、各点は 3 ～ 5 cm 離れたところから平均してグラフにプロットされました。 XNUMXつ以上の要素を持つアンテナの場合、ダイレクタを調整するときにランダムステーションからの信号変化をキャッチすることができないため、この方法は不適切です。 「正方形」のバリエーション ここでは、機能に応じて、無線アマチュア自身の設計問題に対する解決策を提供する、短いコメント付きのいくつかの実用的なアンテナ方式を示します。 14 素子の「スクエア」は広く普及しており、それに関する出版物も (ソ連内外で) 多数あるため、既知のアンテナ オプションを提示するのは不適切であると考えられます。 私たちは、アクティブ反射鏡フィードを備えた 1968 素子の 3 MHz アンテナを検討することに限定します。このアンテナは、著者によって最初に作成され、XNUMX 年に UAXNUMXCT 無線局でテストされ、多くのアマチュア無線家の関心を呼び起こしました。 このアンテナの動作原理は、反射器の供給電流が振動器の供給電流に対して nan が得られる角度だけ位相シフトされることです。 主な方向の方向へのより多くのエネルギー放射と、反対方向の最小のエネルギー放射。 アンテナは図に概略的に示されています。 エレメント間の距離は0,2Lです。 反射器と振動子は同軸ケーブルで接続されており、その長さとフレーム内の逆位相の組み込みにより、必要な位相シフトが提供されます。 (アクティブ反射器フィードを備えたアンテナの移相線の計算については、Radio 誌の記事「アクティブ反射器を備えたアンテナ」(1968 年、9 号、17 ページ) に記載されています)。 同軸ケーブルには厳密に計算された箇所に給電線が接続されています。
フレームの入力インピーダンスを整合させるために、下部の隅に取り付けられたガンマ整合デバイスが使用されました。 これらのデバイスは、やや変わった外観をしています。 両側で、幅12〜15 cmの1つの短絡ループがフレームに接続されています。リフレクターループのXNUMXつのジャンパーの中央にワイヤーが接続されており、リフレクターループのワイヤーと平行な絶縁スペーサーを通過します。ループは、コンデンサCXNUMXを介して、ジャンパを中央の住宅用同軸線に接続します。 まったく同じ方法ですが、位相がずれており、バイブレーターが接続されています。 アンテナはバイブレーターループの長さを選択することで動作周波数に調整され、最小のSWRはXNUMXつのガンママッチングデバイスを使用して達成され、最大の逆放射抑制はリフレクターループの長さと同軸線。 このようなアンテナの調整には、優れたスキル、忍耐力、および時間が必要であることに注意してください。 アンテナを調整した後、次の特性が得られました。ゲイン -12 dB、前方/後方放射比 - 30 dB、前方/側方放射比 - 30 dB 以上、バックローブ抑制 - メインより 20 dB 低く、SWR はメインよりも 14150 dB です。動作周波数 (1,02 kHz) - XNUMX。 4 要素の正方形の中で、ソビエトのアマチュア無線局 A.F. カマリャギン (UA14IF) によって作成された設計が最も成功しています。 アンテナは 21 MHz および 2 MHz 帯域で動作するように設計されています。 アンテナの設計データを表に示します。 50. 入力インピーダンスは各帯域で約 50 オームであるため、75 オームのケーブルをフレームに直接接続するか、（できれば）平衡変圧器を介して接続することで、フィーダとして使用できます。 ガンマ整合デバイスを備えた XNUMX オームのケーブルを使用することもできます。 各レンジのフィーダーは別々です。
アンテナには次の設計特性があります。等方性ラジエーターに対するゲイン - 11,5 MHz で 14 dB、12 MHz で 21 dB。 前方/後方放射の比率 - 両方の範囲で約 30 dB。 前方/横方向の放射比 - 両方の範囲で 35 dB 以上。 動作周波数でのSWR - 約1。 私たちの意見では、注目に値する次のアンテナは、アメリカのアマチュア無線局 WA7NFH によって構築された、2 つのバンド用の XNUMX 素子の「正方形」です。 そのデータも表に示します。 XNUMX. このようなアンテナの入力インピーダンスはすべての範囲で 50 オーム未満であるため、ガンマ整合デバイスを使用することをお勧めします。 著者はフェライトリング上に特別な変圧器を使用しました。これにより、1本の50オーム同軸ケーブルですべての範囲（SWR \u21d 28）のフレームのマッチングが保証されます。 このアンテナは、14 MHz および 4,88 MHz 帯域ではかなり良好な特性を持ち、XNUMX MHz 帯域では満足のいく特性を持ち、非常にコンパクトな寸法 (横断長 - わずか XNUMX m) を備えています。 WA7NFH アンテナのパラメータは、それぞれ 14、21、28 MHz で計算によって決定され、次のとおりです。等方性ラジエーターに対するゲイン - 10、11,5、12 dB、前方/後方放射比 - 27、30、28 dB。 (否定的な例として) 示す必要があると考えられる最後の 14 素子「正方形」アンテナは、カナダのハム VE21DG によって構築された 7 MHz および 2 MHz の XNUMX 素子「正方形」アンテナです (表 XNUMX を参照)。 アンテナの作成者が反射板と導波器を混同したため、14 MHz 帯域では前方/後方放射比はわずか 15 dB になります。 21MHzで-25dB。 3,05 素子の正方形型アンテナ システムの中で最も人気のあるのは、素子間の距離が同じ (14 m) で、21、28、および 3 MHz で動作するように設計された WOAIW アンテナです (表 14 を参照)。 21 MHz および 50 MHz 帯域の入力インピーダンスは約 28 オーム、40 MHz 帯域では約 50 オームです。 著者は、14 MHz と 21 MHz、および 28 MHz では 175 cm の長さの 75 オーム同軸ケーブルを介して XNUMX オーム ケーブルを直接接続することを提案しています。
アンテナのパフォーマンスは 21 MHz で最適、28 MHz で良好、14 MHz で満足のいくものになります。 ただし、これらの「満足のいく」特性は、0 要素の「正方形」の最適な特性に匹敵します。 これと、非常にシンプルな対称設計が、アマチュア無線家の間で W7AIW アンテナが非常に人気がある理由であることは明らかです。 このアンテナの潜在的な可能性にも注目してください。アンテナ間の距離が 0,2L で XNUMX MHz の XNUMX 素子の「正方形」に対応できます。 「正方形」のオプションのリストは継続できますが（XNUMX要素およびXNUMX要素アンテナの設計が開発されています）、著者が実験と計算の結果は非常によく示されています。 文学
出版物: cxem.net
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