HF アンテナスクエア (動作原理)。スキーム、説明

無線電子工学および電気工学の百科事典
無料のライブラリ / 無線電子および電気機器のスキーム

HF アンテナスクエア (動作原理)。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

無料のテクニカルライブラリ

ソビエト短波の活動の顕著な増加と国際競争での成功を決定づけた理由の XNUMX つは、指向性アンテナの普及にあります。私たちの国で最も人気のあるものは、XNUMXつ、XNUMXつ、またはそれ以上のビームフォーミング要素を備えた「正方形」です。これらのアンテナについてはこの記事で説明します。著者らの主な目標は、ソビエトおよび外国の短波事業者の経験を要約して、アンテナの選択と調整に関して短波事業者に推奨事項を与えることです。

「スクエア」と「ウェーブチャンネル」の比較

「方形波」が広く使用されるようになったことで、その特性をアマチュア無線家に人気のある別のアンテナ、「波動チャネル」のパラメータと比較する必要が生じました。

表は、雑誌『QST』1968年第5号より借用した、一部のアンテナ「方形」と「波路」の特性の測定結果です。そこから続きます。「正方形」より 2 つ多い要素を持つ「波チャネル」を比較すると、両方のアンテナのパラメータはほぼ同じであることがわかります。同じ数の要素を使用すると、「正方形」のゲインは約 2,5 dB 高くなります。私たちのデータによると、要素間の距離が最適に選択された場合、この数値は少なくとも XNUMX dB まで増加する可能性があります。
アンテナパラメータ 広場 波チャンネル
要素の量 2 4 6 3 5 7
等方性ラジエーターに対するゲイン、dB 8.2 11,5 13,4 8.8 12 13,3
XNUMX/XNUMX パワー deg のレベルに応じた放射パターンの幅。 60 50 39 61 47 40

このような大きな違いの物理的な理由を理解するために、フレーム (「正方形」要素) と半波長ダイポール (「波チャネル」要素) 内の電流の方向 (図 1) を考えてみましょう。

HFアンテナスクエア（動作原理）

図から。図１では、垂直部分を流れる電流からの磁場が相互に補償されるため、フレームの水平部分を流れる電流のみが「正方形」ダイアグラムの形成に関与することになる。したがって、フレームは、高さが距離 L/1 だけ離れた、同相で短縮された 4 つの振動子のシステムと等価です。このようなシステムの垂直面の放射パターンは、単一の双極子のパターンと比較して角度が小さいため、その増幅度が高くなることが知られています。ゲインの定量的ゲインは、パラメータと両方の要素の立ち上がりの高さに応じて、2,2 ～ 3,1 dB になります。このゲインは次の式で決定できます。この式は KB 範囲に対して十分な精度で有効です。

A=40000/FgFv ここで、A はゲイン係数、Fg と Fv はそれぞれ水平面と垂直面の放射パターンの幅です。

ダイポールの平均値 Fg=180°と Fv=135°、フレームの Fg=170°と Fv=80°を式に代入すると、ダイポールのゲインは 1,64 倍または 2,15 dB であることがわかります (パワーの観点から)、ゲインフレーム - 2,94 倍または 4,68 dB。したがって、平均利得ゲインは 2,53 dB です。この数字は実際のものであり、実際に確認されています。

フレームが下向きの角度で配置されている場合にも、同様のゲインが得られます。これは、多くの設計で使用されています。このオプションは、フレームの XNUMX つの側面すべてを流れる電流の水平成分によって放射パターンが形成され、垂直成分からのフィールドが補償されるという点でのみ、上記のオプションと異なります。

「正方形」のもうXNUMXつの特徴に注意することができます。長さLのフレームは対称的な閉ループを形成するため、アンテナの特性を劣化させる地面や周囲の物体の影響が少なくなります。

最適な設計の選択最適とは、十分に高いゲインで最大の前方/後方放射比を提供するアンテナの設計データを意味します。指向性アンテナのチューニングには XNUMX つの方法が存在するため、この定義を導入する必要があると思われます。最大ゲインと最大前方/後方放射比です。これらの最大値は一致せず、実際に示されているように、最初の方法に従って調整した場合の前方/後方放射に関する損失は、XNUMX 番目の場合の増幅の損失よりも大きいことがわかります。

アンテナを設計する過程で、無線アマチュアはエレメントの数、エレメント間の距離、および寸法を決定する必要があります。最初の問題を解決するために、図を見てみましょう。 2.

HFアンテナスクエア（動作原理）

これは、アンテナ利得 A と前方/後方放射比 B を素子数 n の関数として示しています。グラフは、14 MHz 帯域に最適な特性を備えた「正方形」アンテナの測定結果 (計算データと一致) に基づいています。ご覧のとおり、要素の数が増加するにつれて両方のパラメーターの増加が遅くなり、これは特に n>3 の場合に顕著になります。多素子アンテナの製造と調整に伴う困難を考慮すると、著者らは、ほとんどの場合、素子の数を XNUMX つに制限することが賢明であると考えています。外国のアマチュア無線家の意見では、XNUMX 素子アンテナは素子が（重心を通る垂直軸に対して）対称に配置されているため、構造的により便利です。最終的な判断は読者に委ねます。

要素間の最適な距離を選択するために、波長 L の分数で表される距離 S に対する増幅 A の依存性を考慮します (図 3)。この図は、0,175 つの要素からなる「正方形」のセレクターとリフレクターの間の距離に対する増幅の依存性を黒色で示しています。ゲイン最大値 (S = 0,225 ～ XNUMXL) に対応する影付きの領域では、実際には変化しないため、この場合、指定された制限内での距離の選択は重要ではありません。

0,2 つ以上の素子を持つアンテナの場合、追加の独立変数 (3 素子アンテナの場合は 0,175 つ、0,14 素子アンテナの場合は 0,21 つなど) が導入されるため、タスクはより複雑になります。したがって、いずれかの距離 (たとえば、振動子と反射板の間) を設定し、他の距離を最適なものとして選択することをお勧めします。したがって、XNUMX 素子アンテナの振動子と反射体の距離を XNUMXL にすると、図 XNUMX に示す曲線を使用して最適な振動子とディレクタの距離を決定できます。 XNUMX. 明らかに、この「正方形」は、振動子と導波器の間の距離が XNUMXL に等しいときに最大のゲインを持ちます。この場合、距離が XNUMX から XNUMXL に変化しても、ゲインは実質的に一定のままです。予想どおり、アンテナの広帯域幅の減少により、ゲインの S への依存性が急峻になります。

（クリックして拡大）

これまで述べてきたことを説明するために、同じ「QST」誌から 14 MHz での「正方形」についてわずかに変形したグラフを引用できます。多数のアンテナの研究に基づいて、エレメントを固定するためのトラバースの長さ L に対する利得の依存性が決定されました (図 4)。グラフ上の影付きの領域は、特定の素子数を備えたアンテナのトラバースの長さを変更するために実際に可能な制限です。グラフから、トラバースが短縮されたアンテナは、素子間の距離が約 2 L のアンテナよりも利得が劣ります (0,2 素子および XNUMX 素子 - 約 XNUMX dB)。

バイブレータフレーム lv の長さは、次の式で計算できます。

ここで、Ky は伸長係数で、要素の数とフレームの長さとワイヤーの直径の比率に依存します。 Lp は、アンテナが設計されている波長です。

1,01 要素の「正方形」バイブレータの長さを決定するには、伸び率を 1,015 とします。1,02 つ以上の要素の場合は XNUMX-XNUMX となります。

5 つの要素からなる「正方形」の反射板の長さは、振動子の長さより 6 ～ 3% 長く選択されます。 4 要素の「正方形」の場合、リフレクターの長さはバイブレーターの長さより 2,5 ～ 3% 長く、ディレクターは 2,5 ～ 3% 短くする必要があります。 2 要素の「正方形」の場合、反射板の長さは XNUMX ～ XNUMX% 長く、ダイレクターの長さは XNUMX% 短くする必要があります。

実際には、リフレクターとディレクタは計算で決定されるよりも少し短く作られているため、短絡ループを使用して調整できます。

マルチレンジシステム

これまでに述べたものはすべて、単一範囲の「正方形」を指します。実際には、多くの場合、マルチレンジシステムの作成に頼る必要があります。ただし、異なる周波数、特に 14 の倍数 (つまり、28 と 7、14 と 14 MHz など) に同調された要素を垂直面内で組み合わせると、主要特性の劣化につながることに注意してください。アンテナの。 21 つの例を挙げてみましょう。異なるプレーンにフレームを備えた 28、9、および 24 MHz の 8 つの要素の「スクエア」(いわゆる「ヘッジホッグ」設計) は、最大 22 dB のゲインと最大 14 dB の前方/後方放射比を持ちます。トラバース上に作られた同様の「正方形」の同じ特性は、それぞれ 21 dB と 13 dB を超えません。間隔をあけた反射板を備えた 30 つの帯域 (28 および 11,5 MHz) 用の 27 要素の「方形」により、最大 XNUMX dB の増幅と、前方/後方への放射比 - 最大 XNUMX dB が得られます。 XNUMX 素子 XNUMX バンドの「方形」（XNUMX MHz 範囲が追加され、フレームが一方の内側に他方の内側に配置される）の場合、これらの特性はそれぞれ XNUMX dB と XNUMX dB に劣化します。

同じ平面に配置され、複数の周波数で動作する要素の影響を減らすために、フィーダーを適切な方法で接続することにより、それらの偏波デカップリングを適用できます (ある範囲では水平偏波、別の範囲では垂直偏波)。

計算によって決定された 14 つの要素の「正方形」内の 28 ～ 20 MHz 範囲の要素のデカップリングは XNUMX dB に達します。

マルチレンジシステムから最高のパフォーマンスを得るには、各レンジで最適な要素間隔を維持することが望ましいです。ただし、ここでは設計上の困難により、アマチュア無線家はしばしば妥協を強いられます。 14、21、28 MHz における XNUMX 要素の「方形」に対するこのような妥協の一例として、最初の XNUMX つの帯域では最適に近いパフォーマンスが得られ、XNUMX 番目の帯域ではより悪いパフォーマンスが得られることがあります。私たちの意見では、パッセージの特殊性とこれらのバンドの作業負荷の違いにより、そのような決定は非常に正当化されます。アンテナの特定の要件に応じて、アマチュア無線家は別のオプションを選択する場合があります。

文学

ラジオ No.6 1976

出版物: cxem.net

他の記事も見る セクション HFアンテナ.

読み書き 有用なこの記事へのコメント.

<<戻る

科学技術の最新ニュース、新しい電子機器：

光信号を制御および操作する新しい方法 05.05.2024

現代の科学技術は急速に発展しており、日々新しい手法や技術が登場し、さまざまな分野で新たな可能性を切り開いています。そのような革新の 1 つは、ドイツの科学者による光信号を制御する新しい方法の開発であり、これはフォトニクス分野での大きな進歩につながる可能性があります。最近の研究により、ドイツの科学者は石英ガラス導波管内に調整可能な波長板を作成することができました。液晶層の使用に基づくこの方法により、導波路を通過する光の偏光を効果的に変化させることができる。この技術的進歩により、大量のデータを処理できるコンパクトで効率的なフォトニックデバイスの開発に新たな展望が開かれます。新しい方法によって提供される偏光の電気光学制御は、新しいクラスの集積フォトニックデバイスの基礎を提供する可能性があります。これにより、次のような大きな機会が開かれます ... >>

プレミアムセネカキーボード 05.05.2024

キーボードは、私たちの毎日のコンピューター作業に不可欠な部分です。ただし、ユーザーが直面する主な問題の 1 つは、特にプレミアムモデルの場合、騒音です。しかし、Norbauer & Co の新しい Seneca キーボードでは、状況が変わるかもしれません。 Seneca は単なるキーボードではなく、完璧なデバイスを作成するための 5 年間の開発作業の成果です。このキーボードは、音響特性から機械的特性に至るまで、あらゆる側面が慎重に考慮され、バランスがとられています。 Seneca の重要な機能の 1 つは、多くのキーボードに共通するノイズの問題を解決するサイレントスタビライザーです。さらに、キーボードはさまざまなキー幅をサポートしているため、あらゆるユーザーにとって便利です。 Seneca はまだ購入できませんが、夏の終わりにリリースされる予定です。 Norbauer & Co の Seneca は、キーボード設計の新しい標準を表します。彼女 ... >>

世界一高い天文台がオープン 04.05.2024

宇宙とその謎の探索は、世界中の天文学者の注目を集める課題です。都会の光害から遠く離れた高山の新鮮な空気の中で、星や惑星はその秘密をより鮮明に明らかにします。世界最高峰の天文台、東京大学アタカマ天文台の開設により、天文学の歴史に新たなページが開かれています。アタカマ天文台は海抜 5640 メートルに位置し、天文学者に宇宙研究の新たな機会をもたらします。この場所は地上望遠鏡の最高地点となり、研究者に宇宙の赤外線を研究するためのユニークなツールを提供します。高地にあるため空はより澄み、大気からの干渉も少なくなりますが、高山に天文台を建設することは多大な困難と課題を伴います。しかし、困難にもかかわらず、新しい天文台は天文学者に研究のための広い展望をもたらします。 ... >>

アーカイブからのランダムなニュース

スマートフォン Ekoore Ocean X Pro 22.06.2013

イタリアの会社 Ekoore のスマートフォン - Ekoore Ocean X Pro は、有名メーカーの主力スマートフォンと同様に、443 インチのフル HD ディスプレイを搭載しています。画面は IPS テクノロジーを使用して作られ、ピクセル密度は XNUMX インチあたり XNUMX です。

スマートフォンのハードウェア基盤は MediaTek MT6589T シングルチッププラットフォームで、周波数 7 GHz のクアッドコア ARM Cortex-A1,5 CPU と PowerVR SGX 544 GPU を含み、RAM の容量は 2 GB で、内蔵フラッシュメモリの最大容量は 32 GB です。

Ekoore Ocean X Pro 構成には、2 台のカメラ (解像度 13 MP のフロントと解像度 802.11 MP のリア)、Wi-Fi XNUMXb / g / n および Bluetooth ワイヤレスアダプター、GPS レシーバー、microSD メモリ用のスロットが含まれます。カード、および SIM カード用の XNUMX つのコネクタ。

スマートフォンの全体寸法 - 139,9 x 67,2 x 8 mm、重量 - 140 グラム、バッテリー容量は 2000 mAh です。 Ekoore Ocean X ProはAndroid 4.2がプリインストールされた状態で販売されますが、価格は299ユーロと発表されています。

その他の興味深いニュース:

▪ 電子書籍 for notes Bigme S6

▪ 善玉コレステロールは肝臓を炎症から守る

▪ 仮想ナノリアクターは新しい化学反応を発明します

▪ ベクトル変調器 AD8340 および AD8341

▪ エベレストの新しい高さに命名

科学技術、新しいエレクトロニクスのニュースフィード

無料の技術ライブラリの興味深い資料:

▪ ウェブサイトセクションテレビ。記事の選択

▪ 善きサマリア人の記事。人気の表現

▪ 記事バラライカはどのようにして現れたのか？詳細な回答

▪ 記事キッチンの電気ストーブでの作業。労働保護に関する標準的な指導