ADS-B 수신 장비 세트의 예. 디스코콘 안테나는 어떻게 작동합니까?

나는 그것이 정말로 나에게 필요한 선택인지 이해하기 위해 디스코 안테나가 어떻게 작동하는지에 대한 문제를 더 깊이 연구하기로 결정했습니다. 아시다시피 이것은 좋은 잠재력을 얻기 위해 개발할 수 있는 정말 흥미로운 안테나입니다. 아마도 복합형 안테나를 설계하는 분들의 길을 따르게 될 것 같습니다. 하지만 저는 이렇게 복잡한 안테나를 다차에 설치할 것이고, 도시에서는 요구 사항이 적은 안테나가 저에게 적합할 것입니다.

그렇다면 제가 관심을 갖는 안테나의 특성은 무엇입니까?

회보 방사 패턴,
광대역,
바람 저항,
낮은 재료 소비.

앞서 나는 로그 주기 안테나와 디스크 콘 안테나 중에서 선택할 수 있다고 썼습니다. 나는 내 결정에 대해 곰곰이 생각한 결과 라디오 방송을 모니터링하는 특정 작업에는 원뿔형 안테나가 더 적합하다는 결론에 도달했습니다. 그리고 dacha 플롯의 특정 위치로 인해 dacha에서 NOAA 위성과 CB 및 10m 범위의 장거리 통과를 모니터링하는 것이 더 편리할 것입니다.

그렇다면 디스코콘 안테나란 무엇인가? 이름에서 알 수 있듯이 디스크 콘 안테나는 디스크(방사 요소)와 콘(방사 요소에 대한 평형추)으로 구성됩니다. 이 클래식 버전으로 이 안테나에 대한 분석을 시작하겠습니다.

안테나의 복잡한 모양으로 인해 원뿔형 안테나가 수평 편파를 갖는다는 오해가 발생합니다. 실제로 이 안테나의 편파는 수직입니다. 안테나는 수평선을 향해 기울어진 무한한 수의 V자형 안테나입니다(활성 요소는 위쪽에 있고 균형추는 아래쪽에 있음). 디스크의 일부가 안테나의 한쪽 팔이고 다른 쪽 팔인 경우 편파는 수평이 됩니다. 우리의 경우 한쪽 어깨는 수평으로 기울어져 있고 다른 쪽 어깨는 수평선에서 지면까지 비스듬히 기울어져 있습니다. 결과는 도넛 모양의 방사 패턴입니다.

디스크와 콘은 좋지만 이 디자인은 거친 바람을 만들어냅니다. 따라서 상용 개발에서는 디스크와 콘이 와이어 구조로 대체됩니다. 이러한 접근 방식을 통해 풍하중을 줄이고, 제조 공정 비용을 절감하며, 안테나 제조에 필요한 재료 소비를 줄이고, 조립을 단순화할 수 있습니다. 이것이 바로 제가 안테나를 만들 때 따를 경로입니다.

디스크와 원뿔의 재료와 구조를 조작하여 다양한 디스크-콘 안테나 덩어리가 생성됩니다. 가장 일반적인 원뿔형 안테나 중 하나는 철도 안테나입니다. 예를 들어 VIAM-RADIO의 안테나를 생각해 보십시오. 이 안테나는 151~156MHz 및 307~344MHz 범위의 기관차 라디오 방송국에서 작동하도록 설계되었습니다. 때문에 고속그리고 강도 특성에 대한 요구 사항에 따라 안테나는 구조를 강화하는 추가 요소가 있는 용접 구조 형태로 만들어졌습니다.

기관차 안테나 AL/23 디스크 콘

대역폭을 늘리는 대체 접근 방식이 있습니다. 수백에서 수천 메가헤르츠 범위에서 디스크 콘 안테나의 크기는 허용 가능하지만 주파수가 감소함에 따라 설치 및 설계 계산 모두에서 크기가 불편해집니다. 하지만 거기에는 대체 옵션대역폭을 약 25MHz로 늘립니다. 이를 위해 추가 핀이 디스크(또는 이를 대체하는 도체)에 연결되어 대역폭이 증가합니다. 하지만 핀만 연결하면 그 영향으로 매개변수가 악화되고 "자체 범위"에서만 작동해야 합니다. 이를 위해 인덕턴스를 사용하여 핀이 디스크에서 차단됩니다.

하지만 이 옵션을 사용하면 안테나가 즉시 대형 안테나로 바뀌고 추가 범위에서는 전송을 수행할 수 없습니다. 추가 범위는 수신에만 추가됩니다. 실제로 이러한 안테나는 스캐너에 이상적입니다.

필요한 치수를 계산하자마자 게시하겠습니다. 그런 다음 이 안테나를 만들기 위한 재료 수집을 시작하겠습니다.

동료 애호가들에게 인사드립니다! 내 설정은 다음과 같습니다.

수신기를 안테나에 연결하기 위해 좋은 것을 사용하기로 결정했습니다. 위성 케이블 RG-6 리메. 여기에는 몇 가지 이유가 있었습니다.

1000MHz에서 낮은 정격 손실(100m에서 약 17dB - 동축 케이블 중에서 가장 좋은 지표 중 하나)
저렴한 커넥터(게다가 집에서도 구할 수 있음)
이미 옥상에 케이블을 깔아두었는데 위성 접시, 현재는 더 이상 사용되지 않습니다.

파동 임피던스의 차이는 특별히 중요하지 않습니다. 불일치로 인한 신호 전력의 4% 손실은 손실이 더 높은 50옴 케이블을 사용하여 발생할 수 있는 손실에 비하면 아무 것도 아닙니다.

내 수신기용 안테나 선택에 직면했을 때 저는 6요소, Super 및 디스코콘이라는 세 가지 후보를 선택했습니다. 모든 안테나는 사전에 75Ω으로 평가되었으며 매우 정밀하게 제작되었습니다. 프랭클린, 슈퍼제이, 디스코콘을 차례로 테스트해봤습니다. 이상하게도 discone 안테나가 승리했습니다.

쿼터웨이브 케이블의 연결점을 바꿔서 프랭클린 구성을 시도해 보았지만 여전히 결과가 인상적이지 않았습니다. 슈퍼제이(SuperJ)도 마찬가지다. Discone이 더 잘 작동했습니다. 이에 대한 내 추측은 다음과 같습니다.

프랭클린은 대칭 안테나이므로 단순히 비대칭 전력선(동축 케이블)을 연결하면 방향 패턴이 왜곡되어 자연스럽게 이득이 감소하게 됩니다. 이상적으로는 밸런싱 장치를 추가로 사용해야 합니다.
이론적 계산은 좋지만 실제로는 계산에서 고려할 수 없는 많은 요소의 영향으로 인해 필요한 조정이 이루어지지 않을 수 있습니다.
정밀 제조. 밀리미터 단위의 정밀도로 안테나를 만들면 아마도 정상적으로 작동할 것입니다.

디스코 콘에 대해 내가 좋아하는 점은 다음과 같습니다.

컴팩트한 사이즈. 높이 약 80mm, 폭 약 70mm
광대역. 안테나는 조정이 필요하지 않으며 조립 후 즉시 작동하기 시작합니다.
제조 용이성. 디스크 콘은 제조 정확도에 중요하지 않습니다. +/- 5mm 크기의 실수를 안전하게 할 수 있습니다(실습 테스트). 물론, 센티미터 단위로 실수할 필요는 없습니다.

치수를 사용한 도면:

디스크 중앙의 두꺼운 점은 F 커넥터의 중앙 핀이 디스크에 납땜된 위치를 나타냅니다. 디스크와 베이스는 단면 호일 코팅 PCB로 만들어졌습니다. 콘의 구성 요소는 직경 2mm의 구리선으로 만들어졌습니다. 구리는 주석 도금되어 있지만 반드시 그럴 필요는 없습니다. 일어난 일은 다음과 같습니다.

실험 결과, 케이블 길이가 조금만 늘어나도 수신율이 저하되는 것으로 나타났습니다. 왜냐하면 안테나는 지붕에 설치하고 40m 케이블로 연결해야 하며 증폭기는 필요하지 않습니다. 나는 150 루블에 대해 20dB의 일반 위성 증폭기 OPENMAX A04-20을 구입했습니다. 수신기 입력이 단락되었는지 확인하는 것도 필요했습니다. DC. 그 결과 다음과 같은 계획이 탄생했습니다.

인젝터의 경우: 퓨즈는 가능한 단락(예: 케이블이 파손된 경우)으로부터 전원 공급 장치를 보호합니다. 보호 다이오드 D1은 낙뢰 과전압으로부터 회로를 보호합니다(회로에 표시됨). 위성 튜너). 전압이 24V를 초과하면 회로가 파손되어 단락됩니다. 커패시터 C2는 간섭 방지 장치입니다. 초크 L1 - 토로이달 페라이트 코어에 감긴 RF 필터(PEL 1.0 와이어 10회)

수신기의 DC 입력을 단락시키기 위해 동축 케이블의 1/4파장 단락 루프를 사용했습니다. 이 계획은 그 자체로 훌륭하다는 것이 입증되었습니다. 테스트하는 동안 루프는 수신 품질에 전혀 영향을 미치지 않았습니다. 동축 케이블 세그먼트의 길이는 45mm였습니다(단축 계수와 스플리터의 F 소켓 길이를 고려).

수신기는 다른 케이스에 넣고 투명한 플렉시 커버로 덮었습니다. 더 예쁘고 LED도 선명하게 보입니다. 일반 형태디자인:

즐거운 레이더 탐지!

콘은 구리 시트 또는 납땜하기 쉬운 기타 재료로 만든 뿔 형태로 만들어집니다. 전원 케이블은 원뿔 내부로 연결되고 외부 브레이드는 원뿔에 납땜되며 내부 코어의 청소된 부분은 100mm 길이가 금속 디스크에 납땜됩니다. 디스크는 절연 지지대를 사용하여 수평 위치로 고정됩니다.

144-146MHz 범위, 특히 420-425MHz 범위의 장거리 무선 통신을 구축하려면 좁은 빔 형태로 전자기 에너지 복사를 집중하고 가능한 한 수평선에 가깝게 지향해야 합니다. . 동시에 고정 안테나를 사용하여 라디오 방송국과 다른 방향에 있는 통신원과 무선 통신을 설정할 수 있어야 합니다. 이 경우 안테나는 수직면에 길쭉한 8자 형태의 방사 패턴과 수평면에 원 형태의 방사 패턴이 있어야 합니다. 두 개의 금속 원뿔로 구성된 쌍원추형 안테나(그림 2)를 설계하면 유사한 다이어그램을 얻을 수 있으며, 그 중 하나는 케이블의 중간 코어에 연결되고 다른 하나는 브레이드에 연결됩니다. 이러한 안테나의 단점은 대칭 여기가 필요하다는 것입니다.

디스크가 상부 원뿔 역할을 하는 광대역 쌍원추형 디스크 콘 안테나(그림 3)는 대칭적 여기를 필요로 하지 않습니다. 표 1은 아마추어 대역에서 작동하도록 설계된 디스크 콘 안테나의 치수를 보여줍니다.

1 번 테이블
	치수, mm
작동 범위
빈도 MHz

선택한 안테나 크기를 사용하면 작동 주파수가 증가함에 따라 최대 방사 방향과 수평선 사이의 각도가 증가하므로 작동 주파수가 가장 낮은 영역에서 작업을 수행하는 것이 좋습니다. 안테나는 일치하는 장치 없이 특성 임피던스가 약 60-70Ω인 케이블로 전원을 공급받습니다. 디스크는 접지될 수 있는 콘과 분리되어 있습니다. 38~40MHz 범위에서 작동하기 위해 콘과 디스크는 직경 3~5mm의 핀으로 만들어집니다(그림 4). 핀 사이의 최대 거리는 0.05L를 초과해서는 안 됩니다.

문학:

K. Rothhammel. 안테나. 모스크바 "에너지". 1979년
F. Burdeyny 및 기타 단파 디렉토리. 모스크바 DOSAAF에서. 1959년

동축 안테나와 비교하여 디스크 콘 안테나는 또한 파이 차트방향성과 동일한 전원 공급 방법을 사용하면 대역폭이 훨씬 더 커집니다. 기존 다이폴 안테나와 비교하여 이 안테나의 이득은 -3dB입니다. 디스크 콘 안테나는 매우 넓은 대역폭에 걸쳐 정확한 방사 패턴을 갖기 때문에 이러한 이득 감소는 놀라운 일이 아닙니다. 그림 1에 표시된 디스크 콘 안테나의 설계. 11-40은 지정된 치수와 특성 임피던스가 60Ω인 동축 케이블을 통한 직접 전원 공급 장치에 따라 85~500MHz의 통과 대역을 갖습니다.

그림 1

그림 2

1 번 테이블
	치수, mm
작동 범위
빈도 MHz

디스크 콘 안테나는 제품의 복잡한 이름의 첫 번째 부분에 이름을 부여하는 특성 방출기이며 금속 보강재 또는 단순히 원뿔로 만들어진 "접지"가 장착되어 있습니다. 부분 범위에서는 파동이 디스크와 원뿔 사이를 이동할 때 선형 수직 편파를 얻을 수 있도록 설계되었습니다. 이것이 무선 통신에 필요한 것입니다. 또한 장치를 디스크에 수직이고지면 위치와 반대되는 방향으로 원형 편광 방출기로 바꾸는 수정을 고려할 것입니다. 독자들은 스스로 원뿔형 안테나를 조립하는 방법을 배우게 됩니다.

디스크 콘 안테나

중요한! 전방향 원뿔형 안테나는 HF 대역에서 자주 사용됩니다. 명시된 이유로 인해 명백한 증폭에는 차이가 없습니다.

오늘 대화의 주제는 DIY 디스코 안테나입니다. 첫 번째 특허 번호 2368663(미국)이 A.G.에 의해 취득되었다는 소문이 있습니다. 칸도어. 이 장치의 장점은 작동 주파수 범위가 넓다는 것입니다. 물론 이득은 쌍극자보다 열등합니다. 범위에서는 일반적으로 조정 없이 케이블에 연결할 수 있으며 디자인 자체는 치수 정확도에 중요하지 않습니다. 데시미터 범위에서는 단단한 원뿔을 사용해야 하며, HF 및 미터파에서는 대부분의 사람들에게 골격 모양이 필요합니다. 디스크는 단일 중심을 가진 일련의 도체 광선으로 퇴화됩니다. 이는 풍하중을 감소시키며, 장파에서는 원뿔과 디스크의 치수가 거대한 값을 얻습니다. 6, 8 또는 12개의 막대.

주목! 디스크와 콘은 역위상으로 전원이 공급됩니다.

케이블의 중앙 코어는 특정 크기의 디스크에 연결됩니다. 자신의 손으로 원뿔을 만들고 싶지 않은 경우 지구의 역할은 금속 보강재 묶음으로 수행됩니다. 방사 패턴이 왜곡된 것이 분명합니다. 방위각 방향으로 불균형이 발생합니다. 그리고 일반적인 디스크 콘 안테나의 방사 패턴은 토러스(도넛)와 유사합니다. 파동은 디스크와 원뿔 사이에서 발생합니다. 범위는 거리에 따라 다릅니다. 예를 들어, 우리는 웹사이트 http://elektronika.rukodelkino.com/stati/antenni/35-disko-konusnaya-antenna.html에 표시된 디자인을 제시합니다.

작업의 의미는 이미 설명되었으며 주파수 85 - 500MHz에 대한 구현은 다음과 같습니다.

장치의 특성 임피던스는 60Ω이므로 편리한 방법으로 일치시킬 준비를 하십시오. 중앙 코어는 아래에서 디스크 중앙에 연결되고 원뿔은 스크린과 결합됩니다. 따라서 파동이 전파되고 방출되는 개방형 도파관과 같은 것으로 밝혀졌습니다. 반파장 쌍극자와 비교하여 이득은 마이너스 3dB입니다. 온라인 계산기계산은 없으며 적절한 방법을 찾아보겠습니다. 우리 자신의 디자인을 분석해 봅시다. 우리는 디스크와 원뿔 사이의 최소 및 최대 거리가 범위의 경계 파장과 상관관계가 있어야 한다고 믿습니다. 먼저 치수를 계산해 보겠습니다.

λmin = 299,792,458 / 500,000,000 = 60cm.

λmax = 299,792,458 / 85,000,000 = 3.53m.

우리는 얻은 값에 의존합니다. 둘을 4로 나누어 무엇이 남는지 살펴보겠습니다. 우리는 15cm와 88.2cm를 가지고 있으며 크기는 어떤 것과도 연결되지 않은 것을 알 수 있습니다. 도면과 공식에 따르면:

마지막 두 매개변수는 안테나의 상한 주파수를 결정합니다. Neil이 쓴 것처럼 우리가 지금 사용한 작업 결과인 원뿔형 안테나는 고역 통과 필터처럼 동작합니다. SWR이 3인 원뿔의 측면을 계산하는 특정 제한 낮은 주파수가 있습니다. 한계를 통과할 때 SWR이 빠르게 증가하기 시작하여 장치 사용이 비실용적입니다. 작동 한계 내에서 매개변수는 점차적으로 1.5로 감소합니다. 원뿔의 측면 길이를 1/4보다 조금 더 길게 가져옵니다. 최대 길이파도. 디스크의 직경은 정점 각도에 의존하지 않으며 정점 각도는 60도와 다를 수 있습니다.

숫자를 위에 표시된 숫자와 비교해 보겠습니다. 계산을 통해 측벽이 책에 해당하지 않는 최소 파장과 동일하게 (!) 취해지는 것이 분명합니다. 확실히 우리는 최종적으로 의심을 확인하거나 풀기 위해 문헌의 표에서 유사점을 조사합니다(사이트 소유자는 잘못된 매개변수를 사용하여 계산했습니다).

주파수가 증가함에 따라 안테나 크기가 선형적으로 감소하는 것을 볼 수 있습니다. 예를 들어 14MHz에서는 28MHz보다 거의 두 배 더 높습니다. 따라서 85MHz의 경우 필요한 매개변수를 비율별로 찾을 수 있습니다(앞서 제공된 정보의 꼭지점 각도는 60도임을 기억하세요). 85를 14 = 6으로 나눈 값입니다. 따라서 차원을 결과 계수로 나누면 다음과 같습니다.

정점 각도는 60도입니다.
베이스 직경과 측면 길이 – 91cm.
디스크 직경 – 61cm.
디스크와 원뿔 사이의 간격은 4cm입니다.

상위 주파수는 반드시 500MHz일 필요는 없으며 그 수치는 원뿔의 단면 직경에 따라 달라집니다. 케이블 구멍이 작을수록 안테나 작동 주파수가 높아집니다. 그래서 그들은 네트워크의 계산을 100% 확률로 신뢰할 수 없다는 것을 보여주었습니다. 알려지지 않은 데이터가 포함된 일부 디자인 혁신이 거기에 사용되었을 가능성이 있지만, 아마도 저자는 원뿔을 디스크 크기로 줄였습니다. 따라서 낮은 주파수에서는 작동하지 않습니다.

최대 작동 주파수가 어떻게 계산되는지 추측할 수 있습니다. 파장의 1/4은 코어가 디스크에 부착된 지점에서 원뿔 절단부까지의 거리와 같습니다. 비유하자면. VashTechnik 포털 없이 사실을 확인하면 논문이 분명하다고 생각합니다.

디스크 콘 안테나 모양

주의 깊은 독자라면 모든 리뷰의 정점 각도가 60도인 것은 아니라는 사실을 알아차렸을 것입니다. 이론가와 숙련된 실무자가 이 매개변수를 선택한 이유. 50Ω 케이블에 대한 연구가 수행되었으며, 이는 이 정점 각도가 SWR이 2를 초과하지 않는 가장 넓은 범위를 제공한다는 것을 분명히 보여주었습니다. 다른 경우에는 증가 및 감소 방향으로 밴드의 다양한 피크와 좁아짐이 나타났습니다. 관찰됨. 정점의 각도가 60도인 것이 이론적으로 타당하다는 것이 밝혀졌습니다. 하한이 중요하지 않으면 10도씩 늘립니다. SWR은 하한 경계 영역을 변경하지 않고도 더 수용 가능해집니다.

단단한 원뿔과 디스크 대신 뼈대 형태의 경우 제품의 무게가 크게 줄어들고 풍하중이 줄어 듭니다. 강철, 특히 구리로 만들어진 거대한 제품을 상상해 보십시오! 무게가 상당합니다.

따라서 광대역 원반형 안테나는 진동기보다 작은 이득을 나타냄을 알 수 있다. 동시에 디자인은 치수 편차에 그다지 민감하지 않으며 상대적으로 복잡합니다. 즉, 디스코콘 안테나를 직접 만드는 것은 가능하지만 어렵다. 요약해보자:

핵심은 원뿔 측면의 크기이며, 이는 다른 치수의 계산을 결정합니다.
무선 통신과 WiFi의 경우 정점 각도를 60도로 설정합니다.

그들은 디스코 안테나를 개선하는 방법을 보여주겠다고 약속했습니다. 제발! 디스크는 케이블에서 직접 전원을 공급받지 않고 특정 차단 주파수를 통과할 때 무한히 높은 저항을 갖는 선분을 구성하는 와이어 조각을 통해 전원을 공급받습니다. 코어가 공급되는 디스크 중앙에 구멍이 뚫려 있습니다. 추가 디스크, 위에 위치하며 천정까지 방사됩니다. 이 디자인은 수직 지점에서 발생하는 거의 모든 선형 편광을 포착합니다. 그 필요성은 저자에게 알려져 있지 않습니다. 예는 문헌에서 따왔습니다.

디스크형 안테나의 특징은 모든 주파수에서 수신하는 거대한 구조를 만드는 것이 가능하다는 것입니다. 가장 중요한 것은 상위 범위를 담당하는 정점을 올바르게 실행하는 것입니다. 물론 전자레인지에 접근하면 표면 거칠기에 대한 요구 사항이 증가합니다. 예를 들어 광선은 거울에서 반사됩니다. 그런 면에서 왜 제품에 대한 관심이 높아지는지 이해할 수 있다. 반파장 진동기는 좋은 증폭을 제공하지만 장치는 그렇게 고급스러운 밴드를 제공하지 않습니다. 적당한 크기의 홈메이드 디스크 콘 안테나는 거의 모든 것을 포착합니다! 모든 방향에서. 원뿔형 안테나를 만들고 구조에 좋은 입력 필터를 장착하는 것이 좋습니다.