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無線電子工学および電気工学の百科事典 短くなったループ アンテナに電力を供給する方法。 無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典
最近、ループアンテナへの関心が高まっています。 以前はそのようなアンテナが比較的めったに使用されていなかった場合、現在は移動通信システム、盗難警報システムなどのアンテナとして使用されています。 このようなアンテナの主な利点は、ループアンテナのパラメータに対する環境の影響が大幅に少ないことです。これは、アンテナを選択するときに決定的な場合があります。 ただし、KB帯域の波長Lに見合った寸法のアンテナを使用することは非常に困難です。 したがって、波長Lよりも周囲Sが小さいループアンテナを使用することは特に重要です。このようなアンテナは、追加のアンテナとして使用することもでき、一方向の指向性と調整して、窓、ロッジア、バルコニーにも設置できます。低周波HF帯域の複雑な指向性アンテナの一部として。 このようなアンテナの主な要素は、周囲長Sが波長よりも小さいフレームです。 窓やバルコニーに配置する場合、最も便利なフレーム形状は長方形です。 垂直面[I]にある、波長Lに等しい周囲長Sを持つそのようなフレームを考えてみましょう。 このようなアンテナが垂直素子の側から電力を供給されると、これらの素子は両方とも同相で励起され、電流の腹と電圧の節がそれらの素子上に位置します。 電圧の波腹を持つ水平要素は、逆位相で励起されます。 垂直要素は、L/4 の距離に配置され、同じ位相で励起される、湾曲した端を持つ XNUMX つの平行な振動子として表すことができます。 同位相で励起されたこれらの振動子の場の追加により、水平面内の最大の場の強度は、ループ アンテナの面に垂直に位置するフレームの軸の方向になります。 S = L の場合を考慮した、ループに沿った電流と電圧の分布のこのような図は、L と比較して S がわずかに減少しても保存されます。ループ アンテナのサイズがさらに減少すると、電流はループの周囲に沿った分布が変化し、L と比較してサイズが大幅に縮小される (S/L<0,25) ため、電流の節と腹の代わりに均一な電流分布が表示されます (電流はフレームに沿ってほとんど変化しません)。 。 この場合、電流は各瞬間に一方向に流れるため、同相であり、したがって、フルサイズのフレームとは異なり、フレームの反対側に位置する要素の放射は空間内で逆位相で追加され、先行します。 、フレーム軸方向の最小強度まで。 したがって、その放射特性の点では、そのようなフレームは通常のインダクタと同様であることがわかり、品質係数Qを大幅に高め、電流を増やすことによってのみ放射することができます。 しかし、このような放射アンテナの効率は、放射抵抗 R-radiation が低いため非常に低くなり、その結果、アンテナ Rizl によって放射される電力も低くなります [2]。 したがって、速度係数 0,25<K<1 (K=S/L) のアンテナを使用することがより適切です。これは、フルサイズのフレームと比較して効率は低下しますが、良好な放射を示し、最大放射が得られます。フレーム軸の方向。 ループ アンテナの共振周波数を下げる 4 つの方法は、最大逆位相電圧を持つアンテナの点に静電容量を含めることです [197]。 この場合、共振周波数が大幅に低下する可能性があります。 同時に、ループの周波数がこのように低下すると、より低い周波数での使用が可能になり、S 対 L の比が減少し、その結果、放射抵抗 Rizl が大幅に減少します。 、比率 Kizl=4(S/L)1,3 によって決定されます [1]。 この場合、フルサイズのフレームを使用する場合によく行われる、ケーブルをフレームに直接差し込んで電力を供給することはできません。 小さなキズルでフレームとケーブルを一致させるには、y マッチングまたは O マッチングが使用されます [XNUMX、XNUMX]。 短縮容量と y マッチングを備えたループ アンテナの図を図 XNUMX に示します。
垂直要素の励起の考慮された変形では、水平要素 A と B の中点の点は最小の逆位相電圧を持ちます。 これは、これらの点間の抵抗が非常に大きい (数キロオーム程度) ことも意味します。 アンテナは、これらの点に共振回路を含めることによって電力を供給できますが、この共振回路も共振周波数で大きな抵抗を持ちます。 この場合、アンテナと給電線の整合は、共振回路の一部の巻線にケーブルを接続する際の変圧比を選択することによって行われます。 単巻変圧器に加えて、結合コイルを使用してケーブルと回路の変圧器接続が可能です。 励起と整合の可能性に加えて、点 A と B に回路を含めることで、並列共振回路の一部であるキャパシタンスによるループ アンテナの固有共振周波数を下げることも可能になります。 この場合、同調アンテナ内の共振回路の静電容量の値は、同じ周波数に同調された単一回路の場合よりも若干大きくなることがわかります。 共振回路を備えたアンテナ回路を図2に示します。
アンテナの整合と短縮の有効性をテストするために、共振回路を使用して周囲長 S=5,6 m と S=12,8 m の 2 つの長方形ループ アンテナを作成し、両方のアンテナを直径 50 mm の銅線で作成し、窓に取り付けました。 53階建ての建物の開口部とバルコニーにあります。 アンテナは 23 つの方法で 38 オーム ケーブルに合わせて調整され、Y 整合を備えた短縮コンデンサを使用する方法と、共振回路を使用して調整されました。 これらのフレームの計算された共振周波数はそれぞれ 21,2 MHz と XNUMX MHz で、実験的な共振周波数はそれぞれ XNUMX MHz と XNUMX MHz です。 計算値と比較した共振周波数のシフトは、フレームの要素と金属要素（フィッティング、排水溝、バルコニーの手すりなど）の間の大きな静電容量によって説明されます。 ループの共振周波数の実験的決定は、G4-18 発電機とフィールドインジケーターによって実行されました (35 MHz を超える周波数での動作の場合、0,1 ... 1 V の発電機出力と並列にダイオードがオンになります) 、アンテナは信号周波数の 2 次高調波を使用して調整されます)。 1 番目のアンテナの共振回路は、d=35 mm (巻き長 -5 mm) のワイヤを 2 回巻いた直径 20 mm のインダクタと、12...495 pF の可変コンデンサで構成されます。 変圧器の接続は、共振回路コイルの表面にある1 MHzの周波数で14巻きからなる結合コイルによって行われました。 結合コイルのインダクタンスは容量 C2 によって補償されます。 2 番目のアンテナに含まれる共振回路は、35 巻のワイヤ d=29 mm (巻き長 - 65 mm) を含む直径 3 mm のインダクタとコンデンサで構成されています。 通信コイルは、ワイヤ d = XNUMX mm を XNUMX 回巻いたものでした。 アンテナの共振周波数、整合要素の寸法およびパラメータを表に示します。
チューニングシステムとマッチングシステムの両方を使用すると、比較的低いSWR値が達成されますが（異なるマッチング方法でほぼ同じ）、マッチングとチューニングのプロセスは大きく異なります。 短縮容量とyマッチングを使用する場合、このプロセスはかなり複雑に見え、いくつかの段階で構成されます。フレームを必要な共振周波数に調整してから、ループの長さ、ループが配置される距離、および静電容量、ループのインダクタンスを補償し、共振周波数の調整とSWR制御を伴います。 このような調整と調整のプロセスは、特に十分な経験がない場合に、重大な問題を引き起こします。 共振回路とのマッチングは非常に簡単です。共振回路の静電容量を変更することでアンテナを調整し、変換比を変更することで最小 SWR 値を設定します (場合によっては、補償する静電容量 C2 をオンにする必要がある場合があります)。インダクタンス L2 の場合。) SWR が低い場合、放射システムとしてのアンテナの効率は主に効率によって決まります。 ほとんどのフルサイズアンテナにこのパラメータがある場合、 リズル リズル
が 1 に近い場合、放射抵抗 Rred が Rpot に匹敵する短いアンテナでは、効率が大幅に低下することがわかります。 したがって、強く短くしたアンテナは、放射ではなく、入力エネルギーを熱エネルギーに変換することを常に覚えておく必要があります。 マッチングやチューニングの方法に関係なく、アンテナを短くすると狭帯域になるため、周波数が変化した場合には調整が必要になります。 また、y マッチングと短縮キャパシタンスを備えたアンテナの場合、調整プロセスで周波数を変更しながら上記のステップのほぼすべてを繰り返す必要がある場合、共振回路を備えたアンテナの場合、調整プロセスはわずかな変化に軽減されます。共振回路の静電容量。 これにより、特に同調素子が利用可能な場合、このようなアンテナは非常に便利になります。 文学 1.RothammelK.アンテナ。 -M .:エネルギー、1969年
著者: M. アニシモフ (UA3POC)、M. アニシモフ (UA3PML)、トゥーラ。 出版物: N. ボルシャコフ、rf.atnn.ru
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