磁気ループアンテナの電源供給方法と性能。スキーム、説明

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磁気ループアンテナの給電方式と性能。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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送信磁気ループアンテナによる同軸ケーブル通信

このようなアンテナが送信モードで動作する場合、給電線との3.11種類のアンテナ接続が使用されます-磁気ループ（図3.11、a）とガンママッチング回路（図XNUMX、b）。フレームの対称性を維持するために、リンクループとガンマ整合ケーブルシールド接続ポイントの両方がトリマーコンデンサの正反対にあることに注意してください。

電源の供給方法と磁気ループアンテナの設計
米。 3.11。送信磁気フレームの電源

通常、リンクループの直径はメインフレームの直径の 0,2 です。このループの助けを借りて、磁気ループの動作周波数範囲全体にわたって十分な整合を提供することが可能です。ループのワイヤーが、磁気フレームの素材よりも細くならないようにする必要があります。

2 番目のタイプのマッチングはガンママッチングです。彼の回路で使用されているワイヤーの太さは、フレームワイヤーの約 5 ～ 0,85 分の 0,95 です。その半径は、メインフレームの半径の 0,2 ～ 0,1 です。スキームの長さ L は、フレームの周囲から XNUMX を超えてはならず、ほとんどの場合、XNUMX の値を選択します。ガンママッチングは、通信ループよりも帯域ごとに慎重に調整する必要がありますが、同時に効率が高くなります。フレームがガンママッチングの XNUMX つまたは XNUMX つの範囲で機能する場合、常に最適な寸法を見つけることができます。フレームに自由にアクセスできる場合は、構成にクロージングジャンパを使用すると便利です。いずれにせよ、磁気フレームを扱う場合は、マッチングデバイスを取り付けることをお勧めします。

フレームが受信機としてのみ機能する場合、通常はマッチングに問題はありません。これは、フレームのすぐ近くにあるトランジスタ増幅器を使用して実行され、その出力から、フィルタリングされ増幅されたRF信号が同軸ケーブルを介して受信機の入力に供給されます。

磁気ループアンテナの寸法とバージョン

送信ループアンテナの特性寸法を表に示します。 3.2.

3.2表。
フレーム周囲長、cm 50 80 100 200 500 400
最高動作周波数、MHz 29 21 14 7 3,5 1,9

このような寸法により、フレームは 10 つの隣接する波長範囲 (15、20、40 または 80、160、0,08 m など) で効果的に動作し、その効率は高い周波数で最大となり、低い周波数では低下します。この表に示されているデータは、スクリーンのない磁気フレームに対応しています。静電シールドがある場合は、静電シールドと内部ワイヤ間の静電容量を考慮する必要があり、これによりフレームの共振周波数が低下します。満足のいく動作を実現するには、フレーム周長が動作波長の少なくとも XNUMX 倍である必要があります。

コンデンサの助けを借りて、フレームをさらに低い周波数に調整することができますが、伝送モードでは、そのような設計は非常に効果がなくなります。

上記のように、磁気フレームの入力抵抗は低いです。これにより、磁気ループが送信用に機能するアンテナシステムを、動作周波数との共振に合わせずに整合させることが困難になります。

ループアンテナには独自のインダクタンスがあります。これは、既知の式を使用して計算するか、適切な機器を使用して測定できます。フレームの開放端に可変コンデンサを取り付けることにより、広い周波数範囲で調整できる従来の発振回路が得られます。図に3.11は、フレームをケーブルに接続するためのXNUMXつのスキームを示しています。通信ループを介して（a）、ガンママッチングを使用して（b）。その下には、集中素子の対応するアナログが、回路との誘導結合およびトランス結合の形で示されています。

フレームとコンデンサで構成された発振回路では、コンデンサ内部に電界が集中し、フレーム周辺に磁界が集中します。フレームの最適な寸法とコンデンサの静電容量を見つける問題を解決した結果は、上記のとおりです。その結果、フレームの長さは波長の約0,08であり、コンデンサの静電容量は30〜50 MHzの範囲で約2〜30pFである必要があります。

フレームの長さが短いと、品質係数が低いため、放射効率が低下します。後者は、ご存じのとおり、Q=(L/C)/Rp という式で決定されます。ここで、L はループインダクタンス H です。 C - フレームの終わりの静電容量Ф; Rp - フレーム内の損失抵抗、オーム。

シングルターンフレームは、マルチターンフレームとは異なり、最大の L/C 比と最小の損失抵抗を備えています。動作波長の 0,08 よりも長いループは、共振に合わせられない可能性があり、マッチングが困難になります。

したがって、トランスミッションモードでの操作には、シングルターンフレームを使用することをお勧めします。共振に合わせて調整すると、送信機からかなりの電力が供給され、ループが十分に整合している場合、数百アンペアの RF 電流が流れる可能性があります。したがって、送信磁気ループアンテナは大口径の銅管で作ることが望ましい。表面を鏡面に研磨できます。可変コンデンサは高品質である必要があり、できれば接点をこすらないでください。極端な場合、固定子（固定）セクションのみでフレームに接続された、可変容量の通常のペアコンデンサでうまくいくことができます（図3.12）。固体コンデンサは、品質係数が低いため使用しないでください。

電源の供給方法と磁気ループアンテナの設計
米。 3.12. 磁気フレーム内の従来の可変コンデンサ

アマチュア無線家が、調整不可能な磁気ループアンテナの送信モードで使用するという報告が時々あることに注意してください。

このようなフレームを送信機と効果的に一致させる作業は、理論的にも非常に複雑であり、通常のアマチュア無線の実践を超えているため、このタイプのアンテナはここでは考慮されていません。結果が期待外れになるため、このような設計を使用するための適切な理論的および実践的なトレーニングを受けていないアマチュア無線はお勧めしません。

磁気ループが受信アンテナとして機能する場合、効率の問題はそれほど深刻ではありません。したがって、固体誘電体を備えたコンデンサまたは摩擦接点を備えた空気コンデンサがそれらに適しています。フレームはマルチターンになっているため、サイズを小さくすることができます。フレームには細いワイヤーを使用できます。同軸ケーブルがよく使用され、その内部コアがフレームを形成し、編組がそのスクリーンとして機能します。 出典：グリゴロフ I.N. 実用的なアンテナ設計。

フレームと電源ケーブルの調整

誘導結合と整合も、実装が容易なため広く普及しています。最も一般的に使用されるオプションを図 20.7 に示します。 5. 直径比が 1:1 の小さな誘導ループが、大きなループの内側に配置されています。対称結合のおかげで、1 オームの同軸ケーブルを 50:XNUMX のリングコアバランを介して接続できます。

電源の供給方法と磁気ループアンテナの設計
米。 20.7。誘導結合を備えたループアンテナ: a - 1:1 リングコア上のバラントランスとの対称接続。 b - 非対称接続。 c - シールド付き誘導結合 (詳細スケッチ)。

アンバランス接続 (図 20.7b) では、同軸ケーブルが直接接続されます。誘導結合の電気的に都合のよい方法を図 20.7 に示します。 XNUMX、c。ここに示されているのは、コイルの中央でスクリーンに切れ目がある同軸ケーブルの接続コイルのみです。ループの右半分の部分のスクリーンは、大きなリングのベースにはんだ付けされており (図を参照)、アンテナはこの場所で接地されています。同軸ケーブルのケーブルをわずかに変形させることで、アンテナを微調整してSWRを最小にします。直径と考えられている. d 小さいほど、アンテナの動作品質係数が高くなります。

文学:

K.ロザメル。アンテナ。第 2 巻。11 年第 2001 版

出版物：N。ボルシャコフ、rf.atnn.ru

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