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無線電子工学および電気工学の百科事典 トランシーバーKBアンテナ。 無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典
アンテナ設置高さについて アマチュア無線局の送受信アンテナの設計を選択するとき、短波通信事業者は多くの要素を考慮し、多くの技術的問題に対する妥協の解決策を探す必要があります。 その一つがアンテナの設置高さです。 この地域におけるアマチュア無線家の可能性は（都市や村など、どこに住んでいるかに関係なく）非常に限られています。 ここに最適な解決策はありますか? この質問に対するある程度の答えは、DJ2NN によって行われた実験によって提供されます[1]。 短波におけるアンテナ効率の設置高さへの依存性を測定するのは容易ではないことを強調しておく必要があります。 もちろん、最も興味深いのは、長いパス (つまり、DX リンク) に関するこれらのデータです。これは、測定結果が電離層内の電波の伝播 (特に高速伝播変動) によって大きく影響されることを意味します。 さらに、一般的な場合、これらの依存関係は、長さと方位角の方向が異なるパスでは異なる特性を持つ可能性があります。 結果の信頼性は、一連の統計データである複数回の繰り返し測定によってのみ高めることができます。
DJ2NN は、アマチュアバンド 14、21、28 MHz で DX 局からの信号を受信するモード (経路長は少なくとも 5000 km) で、アンテナ効率の設置高さへの依存性を測定しました。 さらに、表面波による通信である「近距離」ゾーンに位置する局からの信号を使用して、同様の依存関係が測定されました。 これらの実験では、DJ2NN は設置高さを 2,5 ～ 25 m の範囲内で非常に素早く変更できる「ウェーブ チャネル」アンテナを使用し、低い設置高でのアンテナの離調によって引き起こされる測定誤差を排除する特別な措置を講じました。 （「土」の影響による）。 14 MHz 帯域と 28 MHz 帯域に関するこれらの実験の結果を図 1 と 1 に示します。 21、aおよび1、b。 1 MHz 範囲の同様の依存関係の一般的な経過は、図に示したデータに非常に近いです。 2、a. 番号 XNUMX の付いた曲線は DX ステーションからの信号に基づく測定値を示し、番号 XNUMX は「近距離」ゾーンに位置するステーションからの測定値を示します。これらの曲線を分析すると、いくつかの結論を導き出すことができます。 まず、短波アンテナのパラメータを測定し、「近距離」ゾーンの電界強度に基づいてその放射パターンをテストしても、DX 通信を行う際のその有効性に関する客観的な情報が常に得られるとは限りません。 言い換えれば、「近距離」ゾーンでの測定は、指向性 HF アンテナのセットアップにおいて必要な段階ではありますが、場合によっては不十分な段階です。 第二に、高度 2,5 ～ 15 m の範囲では、14 MHz 帯域と 21 MHz 帯域でのアンテナの効率が大きく変化します。 たとえば、アマチュア無線家が 10 メートル以上の高さに持ち上げることができない 12 素子アンテナよりも、より単純で軽量な 5 素子アンテナを 7 ～ XNUMX m の高さに持ち上げた方が効果的であることが判明した場合、状況が発生する可能性があります。 ...XNUMX m (質量が大きくなり、かさばり、回転装置が重くなるなどのため)。
そして第三に、アンテナ設置の高さを約17 m以上に増やすことは正当化されません。 効率の向上はわずかであり、アンテナの設置と運用に関連する製造コストと技術的な複雑さは何倍にもなります。
無指向性アンテナ ほとんどの短波は、アンテナを 5 つだけ設置することに限定されていますが、当然のことながら、マルチバンド化と全指向性化を目指しています。 このようなアンテナには、多かれ少なかれこれらの要件が満たされる設計が数多くあります。 これらのアンテナの 2 つである「G3,5RV」 (これを提案したアマチュア無線家のコールサインによると [28]) は、アマチュア バンド XNUMX ～ XNUMX MHz で動作するように設計されています。 アンテナと 3 線式整合線の寸法を図に示します。 75.a では、アンテナは 10 オームの特性インピーダンスを持つ同軸ケーブルによって電力を供給されます。 地上または屋根からのアンテナの推奨設置高さは約 32 m です。アンテナを設置するスパンが 3 m 未満の場合は、アンテナ ウェブの端部分の長さを 26 m まで残すことができます。 （つまり、この場合アンテナを設置するには、約 5 m のスパンが適切です）。 「G120RV」アンテナは原則として「逆V」型のXNUMX本のマストのみでの設置が可能ですが、性能を著しく低下させないためには頂角がXNUMX°以上である必要があります。
自作の 3 線式マッチングラインは 3 本のワイヤで形成され、それらの間の距離は、適切な非吸湿性の誘電体 (プレキシガラス、テキストライトなど) で作られた一定の絶縁体 (図 0、b) によって維持されます。含浸処理では、木材や合板を使用することもできます。 線路のワイヤは絶縁体の端にある V 字型の切り欠きに配置され、絶縁体の穴に通した小さなワイヤ (図 6) で固定されます。 マッチング ラインはアンテナ ウェブに対して垂直に少なくとも XNUMX m 延ばす必要があります。 「G5RV」アンテナがすべての帯域で効果的に動作するには、そのフィーダーが整合器を介して送信機に接続されている必要があります。 このアンテナは、ほとんどの場合、給電線内にある程度の定在波があるため、整合線から同軸ケーブルへの移動にバラン デバイス (BALUN) を使用する意味がありません。 ただし、ケーブルの外側編組からの放射 (これは特にテレビへの干渉を引き起こす可能性があります) を減らすために、フィーダの上部から高周波チョークを作成することをお勧めします [3] (図 3)。 d)。 巻き数は8～10、巻き径は約180mm、巻きは粘着テープでXNUMXヶ所固定されています。
「G5RV」[4] をベースにしたマルチバンド HF アンテナの別のバージョンを図に示します。 4. a. 高さ約 1 メートルの中央マスト 12 に、30 枚の「G5RV」アンテナ パネルが互いに約 4°の角度で吊り下げられています。 これらのキャンバスの端は、絶縁体 3 を介して高さ約 6 m の 5 本の補助マスト 4 に取り付けられており、中央では、キャンバスのアンテナがペアで共通の 5 線線 6 に接続されています (図 1.b を参照)。通常の「G2RV」と同じで、エアオンインシュレータ XNUMX で作られています。中央インシュレータ XNUMX はマスト XNUMX 上のブレードの端を固定するために使用されます。所定の寸法は重要ではないことに注意してください。 。 それらは、アマチュア無線家の能力とアンテナを設置するために利用できるスペースに焦点を当てて、かなり広い範囲内で変えることができます。 アマチュア文献では、マルチバンド水平アンテナについての説明がよくあります。これは、別々の KB バンド用に並列に接続された放射器 (たとえば、半波長ダイポール) です。 この原理は、垂直偏波のアンテナの作成にも適用できます。 このような 5 バンド HF アンテナ [5] の設計を図に示します。 １４ＭＨｚ帯の放射器として機能する金属マスト３が支持絶縁体２上に取り付けられている。その上部には、支持絶縁体から約３５０ｃｍの距離に誘電体スペーサ９が固定されている。ワイヤエミッタ 3 は、14 MHz および 2 MHz 帯域でマストの基部に取り付けられます (電気的に接続されています)。 エミッタの張力は、絶縁体 350 を介してエミッタに接続されたナイロン延長部 9 によって提供されます。アンテナは、特性インピーダンス 4 オームの同軸ケーブル 21 によって電力を供給され、その中心コアはマスト 28 に接続されています。すべてのエミッターの長さは、対応する範囲の値 */5 とは異なります。これは、エミッターの相互影響によるものです。 図に示されています。 図6に示すように、ラジエーターの寸法は、動作範囲内の最小SWR値に従って実験的に選択されました。
160 m を含むすべての KB 帯域で動作する広帯域アンテナ [b] の変形例を図に示します。 6. アンテナは長さ 22,6 m のワイヤエミッタで、その端から XNUMX 分の XNUMX の距離に LR 回路が接続されており、動作周波数帯域を拡張します。
この回路（図6、b）は、抵抗値370オームの抵抗器R（抵抗値6kオーム、最大消費電力2,2Wの抵抗器1個）とコイルL（55mmのワイヤを1回巻いたもの）によって形成されます。直径約50 mmのフレームに通常の連続巻き）。 アンテナは、整合トランスを介してフィーダ（インピーダンス 50 オーム）に接続されています（図 6、c）。 これは、初透磁率が約 50 の直径約 20 mm のフェライト リング上に作られています。各巻線には、直径 24 mm のワイヤが 1 回巻き付けられています。 アンテナは二次巻線の18巻目からのタップに接続されています。 接続ポイントは、アンテナをセットアップするときに実験的に選択されます。 アンテナは、まずコイル L のインダクタンスと、アンテナと整合トランスの接続点を選択することによって調整されます。 基準はアマチュアバンド内の最小SWRです。 記事では160m帯でもアンテナ動作が可能とありますが、実際には7MHz以上の周波数でしか良好な特性が得られないようです。 「大地」の影響 上で説明したアンテナ、および他の多くの「ワイヤー」およびホイップ アンテナは、通常の (効果的な) 動作のために良好な「無線アース」を必要とします。 都市部（都市部に限らず）の状況では、通常、同等のカウンターウェイトを接続することによって提供されます。 カウンターウェイトの数と長さはどれくらいあれば、良好な「無線技術的接地」を形成できるでしょうか? 測定によれば[7]、その数は 20 ～ 30 を超えるはずです。カウンターウェイトをいくつか使用した場合 (アマチュア無線の実践では非常に一般的なケースです)、損失抵抗は約 30 オームです。 これは、送信電力の約 50% が失われることを意味します。 言い換えれば、考えてみる価値はある。州電気通信検査局と対立して送信電力を許容限度を超えて増やすか、アンテナに数十個の釣り合いおもりを追加して無線局全体として同じ効率を得るのはどちらが簡単かということだ。 。
さまざまな条件（37 - 乾燥土壌、1 - 湿潤、2 - 理論値）における 3 分の 7 波長ピンの入力抵抗（理論値 1 オーム）と 75 分の 2 波長カウンターウェイトの数の典型的な依存関係を図に示します。 XNUMX. これらの依存関係を考慮すると、XNUMX つのカウンターウェイトを備えた GP が、XNUMX オームの同軸ケーブルで電力を供給したときに ~ XNUMX の SWR を提供することは驚くべきことではありません (理論上の SWR 値は ~ XNUMX)。 広い周波数帯域における一部の垂直アンテナの効率的な動作が明らかになります。「接地」での損失により周波数が大幅に拡大します。 KBアンテナ用の除去回路 ノッチ回路を備えたアンテナ（「W3DZZ」など）はアマチュア無線の現場で広く使用されています。 これらは非常に許容できる特性を持っていますが、建設的な観点から見ると、あまり便利ではありません。 特定の問題 (製造時または購入時) は、LC 除去回路に含まれるコンデンサによって引き起こされます。 湿気雰囲気にさらされる条件下で動作するには、明確に定義された定格と非常に高い電気パラメータが必要です。 「W3DZZ」タイプのアンテナの除去回路は 8 本の同軸ケーブルから作成でき、その編組が必要なインダクタンスを形成し、「中心コア編組」が必要なキャパシタンスを形成します |XNUMX]。
このようなリジェクタ回路の設計を図に示します。 同軸ケーブル２は、誘電体フレーム１上に巻かれている。ケーブル３の端部は、フレームの穴に通され、図に従ってはんだ付けされる（５）。 ブラケット 8 はアンテナシート 1 を接続するために使用されます。 除去回路を備えた単純なアンテナの場合、コイル パラメータの選択は非常に任意です (必要な除去周波数を提供することのみが必要です)。 アンテナ「W3DZZ」内。 さらに、コイル L のインダクタンスとコンデンサ C の静電容量の比率を明確に定義する必要があります。これがなければ、アンテナのマルチレンジ特性を実現することは不可能です。 指向性アンテナ 回転指向性 HF アンテナは、すべての短波愛好家の夢です。 しかし、多くのアマチュア無線家は、フルサイズのアンテナ (「ウェーブ チャネル」、「ダブル スクエア」など) を作ることができません。その理由の XNUMX つは、住宅の建物の屋上で短波を受信できるエリアが非常に限られていることです。オペレーターは、アンテナを設置するために使用できます (特に住宅 - タワー)。 そのため、アマチュア無線の雑誌には、小型のシングルバンドまたはマルチバンド HF アンテナのさまざまなオプションについての説明が頻繁に掲載されています。
アンテナのスケッチを図に示します。 9は「DOUBLE-D」（「ダブルデルタ」）と呼ばれた[9]。 サイズが小さく、軽いため、回転指向性アンテナを取り付けてアマチュア無線の効率を高めたいと考えている短波帯の最初の設計となる可能性があります。 マスト１の上には、その頂部から距離Ｄのところに、防湿性化合物を含浸させた竹または木材で作られた４つのスペーサ２がある。 これらのスペーサの端には、能動素子３と反射板４のシートが支線５を介して取り付けられている。両シートは銅線またはアンテナコードからなり、支線はナイロンコードからなる。 能動素子と反射板の構成がラテン文字の D に似ているため、アンテナの名前が付けられました。 アンテナには、特性インピーダンスが 1 オームの同軸ケーブル 2 を介して給電されます。 アンテナ ワイヤ要素の長さ (メートル単位) は、次の式を使用して計算されます (f は MHz 単位の動作周波数)。 A = B = 85,1/f C = 60,2/f D = 17,8 / f E = 34/f 周波数値 f は、対応するアマチュア無線範囲の中央、または短波にとって最も重要なそのセクションの中央 (たとえば、電信セクションの中央) のいずれかで選択されます。 [9] のデータに基づくと、「DOUBLE-D」アンテナは、指向性と背面放射比の点で 10 素子の「ウェーブ チャネル」アンテナに比べて実質的に劣っていません。 ただし、図に示すように、帯域幅は低くなります。 図１０は、「ＤＯＵＢＬＥ−Ｄ」アンテナ（曲線１）およびフルサイズの「ウェーブチャネル」（曲線２）のＳＷＲ対周波数（２８ＭＨｚ帯域）を示す。
このアンテナは、能動素子と反射板の長さを選択して構成されます。 共振周波数では、入力インピーダンスは純粋にアクティブとなり、約 40 オームになります。 このアンテナ構築原理を利用して、マルチバンド設計を製造することが可能です。 この場合、別個の同軸ケーブルを使用して各能動要素に電力を供給することが望ましい。 デュアルバンド アンテナ (14 MHz および 21 MHz) を使用した実験では、同じ設計で要素を 2 番目の範囲に設定してもアンテナ パターンが変化しないことが示されました。 両方のアクティブ要素に電力が供給された場合、たとえ XNUMX 本の同軸ケーブルを通してであっても、両方のアマチュア バンド内で SWR は XNUMX を超えませんでした。 コンパクトなトライバンド（14、21、28 MHz）「ダブルスクエア」（図 11）が提案されています。 9Н1GL [10]。 寸法の点では、21 MHz と 28 MHz の 21 バンドの「ダブルスクエア」を超えません。 このアンテナは基本的に、28 MHz および 14 MHz 帯域用の 21 つのフルサイズの「二重正方形」で構成されており、XNUMX 番目の帯域である XNUMX MHz は、負荷容量を XNUMX MHz 帯域要素に接続することによって得られます。
マスト１には、短いベアリングビーム２が固定されており、これに「ハリネズミ」ブラケット３が取り付けられている。 「キャリングトラバース」と「ハリネズミ」（それぞれが「ダブルスクエア」で広く使用されています）を組み合わせて使用することで、支線1の非常に高い取り付け点を得ることが可能になりました。アンテナはマスト2と一緒に回転します。 (エンジンとギアボックスはその基部に取り付けられています)、したがって支線は中間ベアリング 3 に取り付けられます。マストの高さは約 6 m、ベアリングは支持ビームの取り付け点から 1...5 m 下に取り付けられます。 。 この場合、マストと支柱の間の最大許容角度が 5,5° であるため、支柱の屋根への取り付け点はマストの基部から約 0,8 m になります。 「ハリネズミ」要素３（スチールアングルで作られている）の構成を図１１に示す。 ｃ． これらの折り曲げ部分に竹スペーサ４をＵボルトやクリップで固定する。 スペーサの長さは約3m、フレームの一辺の長さは11MHz帯で4m、2,4MHz帯で21mです。 14 MHz 帯域でのアンテナの動作を保証する負荷容量要素は、21 MHz 帯域のフレーム内 (これらのフレームよりもマストにわずかに近い) に配置されています。 それらは 20,2 つのノッチ回路 (各フレームに 11 つ) によって「オフ」になります。 ノッチ回路の共振周波数（アンテナ接続前）は-XNUMXMHzです。 構造的には、レビューの前のセクションで説明したのと同じ方法で同軸ケーブルで作られています。 回路は、図に示されている点でフレームと容量性負荷の間に接続されています。 十一。 28 および 21.MHz 帯域のアンテナ素子を調整する方法は標準のものと変わりません。 14 MHz 範囲では、アンテナは要素 (容量性負荷) の長さを選択することによって調整されます。 これらの要素の長さを変更することが 21 MHz 帯域のアンテナ パラメータに大きな影響を与える場合、これは除去回路が正確に調整されていないことを示します (つまり、21 MHz で動作するときに容量性負荷を完全に「オフ」にしていません)バンド）。 50 オームの同軸ケーブルでアンテナに給電した場合、SWR は 2 つの帯域すべてで XNUMX を超えませんでした。 文学
著者: B. ステパノフ (RU3AX); 出版物: cxem.net
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