シンプルなブロードバンドアンテナ。スキーム、説明

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シンプルなブロードバンドアンテナ。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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テレビ番組を受信するとき、アマチュア無線家は、信号がさまざまな方向から来たり、偏波が異なったりするため、困難な状況に遭遇することがよくあります。以下に公開された記事の著者は、この問題を、目的のために半波長バイブレータのセットを使用するという非常に簡単な手段で解決しました。雑誌の読者に知られている MMANA プログラムで、すべてのサイズを最小 SWR に最適化します。

アンテナを計算するためのアクセス可能なコンピュータープログラムの出現により、アンテナの開発を新たに検討し、実験とソフトウェアの最適化を組み合わせることが可能になりました。さらに、結局のところ、最も単純な調整されたテレビアンテナでさえ、改善および最適化することができます。それは、一見何も関係がないように見える半波バイブレーターです。 XNUMX つ以上のバイブレーターを追加することについて話しています。改善のためのオプションについては以下で説明します。その開発、製造、調整には、雑誌の読者には知られている MMANA プログラムを使用したパラメータの最適化が伴いました。主な課題は、製造を容易にし、材料コストを最小限に抑えながら、半波長振動子の帯域幅の拡大を達成することでした。

開発されたアンテナファミリには、さまざまなチャネル用の XNUMX チャネル設計と、複数のチャネルをカバーする帯域設計が含まれています。アンテナは、互いに一定の距離に配置された同調振動子で構成されます。そのうちの XNUMX つ (半分の間にギャップがある) だけがアクティブです。つまり、フィーダーに接続されています。

1 チャネルアンテナの概略図を図に示します。 1. メーター波 (MB) チャネルの範囲は、LF (チャネル 5 ～ 6) と HF (チャネル 12 ～ 1) のサブバンドに分割されます。 LF チャンネルはバイブレーター L2 によって決まり、HF チャンネルはバイブレーター L40 によって決まります。アクティブバイブレーターの半分間の距離は約 1 mm です。さまざまな MB チャネルのバイブレーターの寸法を表に示します。 XNUMX.

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バイブレーターは、銅またはアルミニウム合金で作られた直径15 mmのパイプで作られています。同じ材質のロッドやストリップを使用することもできます。アンテナの入力インピーダンスは、振動子の長さ、振動子間の距離、直径によって決まります。したがって、上記の寸法で 75 オームの入力抵抗を得るには、振動子間の距離は 53 mm でなければなりません。

異なる入力インピーダンスに合わせてアンテナパラメータを大まかに再計算する場合、またはバイブレータの直径を変更する場合は、次の式を使用できます。

ここで、h は振動子間の距離です。 K は、同じ測定単位でのアンテナの入力インピーダンスまたは振動子の直径です。この式は、7 ～ 20 mm のパイプ直径と 25 ～ 300 オームの入力抵抗に有効です。

たとえば、バイブレータの直径が 10 mm の場合、バイブレータ間の距離は

100 オームの入力インピーダンスが必要な場合、バイブレータ間の距離

MMANA プログラムで SWR が最小になるように最適化することで、ディメンションを絞り込むことができます。

XNUMX 番目のチャネルに同調された低周波振動子を備えたアンテナの場合、放射パターンが歪み、XNUMX ローブになることに注意してください。これは、HF サブバンドの一部の周波数がこのチャネルの周波数の倍数に近いためです。ただし、UHF-MB 一括アンテナコンバータでは、主に XNUMX 番目のチャネルが出力チャネルとして使用されます。したがって、損失は小さいです。

ちなみに、このようなアンテナを使用すると、交換可能な半波長または伸縮式の振動子を作成することで、広い周波数範囲での実験を簡単に実行できます。この場合、アクティブバイブレータはパッシブバイブレータの少なくとも XNUMX 倍の長さでなければなりません。

アンテナのバランスをとるには、長い回線にいわゆる TDL 変圧器を使用できます。これを作成するには、外径 10 mm 以上の、できれば高周波のフェライトリングが必要です。ラインは 2 本の銅線 PEV-1,7 または PETV で構成されています。それらは平行に折り畳まれ、柔らかい絶縁チューブがその上にしっかりと置かれます。ワイヤーの直径は、リング上にラインが 75 ～ XNUMX 回巻かれるように、できるだけ大きく、XNUMX mm 以下に選択されます。変圧器は、振動子の半分（線路の始点がそれらに接続されている）と特性インピーダンスが XNUMX オームの同軸ケーブル（線路の終端に接続されている）の間に接続されています。以前に作成した屋内アンテナのバランを使用することもできます。

UHF アンテナも同様の設計を持つことができます。ただし、計算と実験で示されているように、UHF では 21 から 60 までのほぼすべてのチャネルをカバーする帯域アンテナを使用することが適切です。

バンドアンテナは 2 つの振動子で構成されているという点で 2 チャンネルアンテナとは異なります。その設計を図に示します。 XNUMX、可能なサイズを表に示します。 XNUMX.

チャネル 6 ～ 12 MB のパイプの直径は 10 ～ 15 mm の範囲にすることができます。 15 ～ 172 MHz の周波数範囲で直径 228 mm の場合、SWR は 1,3 を超えず、10 ～ 170 MHz の範囲で直径 230 mm の場合、SWR は 1,55 を超えません。

パイプ直径 3 mm のチャンネル 5 ～ 75 (100...20 MHz) MB のアンテナの場合、SWR は 1,5 以下です。直径を 10 mm に小さくすると、SWR は 2 に増加します。

シンプルなブロードバンドアンテナ

UHF では、アクティブなバイブレーターのパイプ直径が 7 mm、残りのバイブレーターのパイプ直径が 4 mm であるため、チャンネル 21 ～ 57 のアンテナの SWR は 2 を超えません。高周波チャンネル 57 ～ 60 では、SWR はかなり増加します。鋭く。

さらにいくつかの要素を追加すると、対象となるアンテナの指向特性を大幅に改善できます。例として、図では、図 3 は、チャネル 4 および 10 のアンテナを示しています。寸法は表に記載されています。 3. パイプ直径 - 10 mm。アンテナゲインは 5,7 dB、チャンネル 9,8 の中心周波数での前後比は 4 dB です。チャンネル 10 についても同様で、それぞれ 6,9 dB と 12,8 dB です。

シンプルなブロードバンドアンテナ

他のチャネルの場合、この設計のアンテナは、MMANA プログラムを次の順序で使用して設計できます。

1. 低周波バイブレータ（アクティブ）の寸法は、最小SWRによって決まります。

2. HF バイブレータのサイズとアクティブなバイブレータまでの距離についても同様です。

3. アクティブ振動子の後方に約0,1LF波長の距離にアクティブ振動子より若干長い長さの反射板を配置し、反射板の大きさとLF振動子からの距離を最小限に最適化SWRと最大前後比。

4. 約 0,1 HF 波長の距離に、HF バイブレータの前にディレクタを配置し、アクティブなバイブレータの後ろに HF リフレクタを配置します。初期の長さは HF バイブレーターの長さです。

5. 最小SWRと最大前後比の観点から、ダイレクタ、バイブレータ、HFリフレクタの寸法とそれらの間の距離を最適化します。

マルチチャネル受信アンテナのオプションの XNUMX つを考えてみましょう。その要素は上記の方法に従って作成されます。

直径40 mmのプラスチックパイプをマストとして使用しました。アンテナは XNUMX 段で構成されています。これは、ドネツクでは複数のチャネルからの信号を XNUMX 方向から受信できるという事実によるものです。そのうちの XNUMX つは XNUMX 番目のチャネル、もう XNUMX つは XNUMX 番目、XNUMX 番目、UHF チャネル、XNUMX 番目は XNUMX 番目のチャネルです。垂直偏波あり。

異なる偏波用の 4 番目と 20 番目のチャネルのアクティブ振動子が XNUMX つの構造に結合され、最初 (下位) 層が形成されます。垂直面内の位置と寸法を図に示します。 XNUMX. 水平振動子の半分間の距離は XNUMX mm です。垂直バイブレーターはマストの内部にあります。

700 番目のチャネルのアンテナのパラメータは、アクティブ振動子からそれぞれ 850 mm と 270 mm の距離に長さ 900 mm の導波器と長さ 178 mm の反射器を追加することで改善できます。 1,3 MHz の周波数で計算されたパラメータ: SWR - 7。ゲイン - 15dB; フロント/リア比 - 226 dB。 1,1 MHz の周波数では、SWR は XNUMX です。

9 段目は、XNUMX 番目と XNUMX 番目のチャネルに同調された XNUMX チャネルアンテナです。マストの上部 (XNUMX 段目) には、マストの内部にあるアンプ付きの広帯域 UHF アンテナがあります。入力トランスを整合器モードに切り替えたSWA-XNUMXアンプを使用しています。これを行うには、変圧器の中央の入力端子 (XNUMX つの導体) を共通線から切り離します。トランスの単色入力端子 (現在は XNUMX つあります) は相互接続され、アンテナ振動子の半分に接続されています。

問題のアンテナは約 XNUMX 年間動作しており、XNUMX チャンネル (MB で XNUMX つ、残りは UHF) で通常の画像を提供しています。もちろん、この開発は特別に新しいとは言えませんが、このようなアンテナは困難な状況での受信には十分であることが判明しました。

MMANAアンテナシミュレーター

記事で説明され、このプログラムで計算されたアンテナファイル

著者：G.Alekhin、ドネツク、ウクライナ

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