롬빅 안테나

Rhombic antenna
1952년의 소형 Rhombic UHF 텔레비전 안테나. 그것의 넓은 대역폭은 그것이 470에서 890 MHz UHF 텔레비전 대역을 커버할 수 있게 했다.

롬빅 안테나는 다이아몬드 또는 "롬버스" 모양으로 땅에 평행하게 매달린 4개의 와이어 부분으로 만들어진다. 4개의 각 면은 길이가 같다. 즉, 4분의 1 파장에서 1 파장까지 약 4분의 1 파장의 파장은 연준 끝과 맨 끝에서 약 42°의 각도로 수렴하지만 접촉하지는 않는다. 길이는 보통 1 ~ 2 파장( ()에서 중요하지는 않지만 주어진 길이와 주파수에 대해 최적의 각도가 있다. 수평 롬빅 안테나는 안테나 끝 지점으로부터 낮은 고도 각도로 수평으로 편광된 전파를 방사한다.

급성(지점) 끝 중 하나에 저항기가 있는 섹션이 결합되는 경우, 안테나는 저항기가 가리키는 방향으로만 수신하고 전송한다. 다른 종류의 안테나에 비해 그것의 주요 장점은 단순성, 높은 전방 이득, 넓은 대역폭, 광범위한 주파수에서 작동할 수 있다는 것이다.

설명

안테나의 각 세그먼트의 방사선 패턴(회색) 다이어그램은 안테나 작동 방식을 보여준다. 정확한 꼭지점을 이용하여 각 사면의 주엽 중 하나가 같은 방향을 가리키며 서로 보강하여 이득을 증가시킨다.

롬빅 안테나는 땅 위에 "롬버스"(다이아몬드) 모양으로 매달린 1개에서 몇 개의 평행선으로 구성된다. 긴 버전은 일반적으로 절연체에 의해 전선이 부착되는 각 꼭지점에서 기둥이나 탑에 의해 지지된다. 사면이 각각 길이가 같다. 길이는 일반적으로 1 ~ 2개의 파장(입력)에서 엔드투엔드까지 중요하지는 않지만, 주어진 길이와 주파수의 경우 섹션이 충족해야 하는 최적의 급성 각도가 있다.

수평 롬빅 안테나는 수평 편광 전파를 공급선 반대편 안테나 급성 끝에서 낮은 고도 각도로 방사한다. 다른 종류의 안테나에 비해 그것의 주요 장점은 단순성, 높은 전방 이득 및 넓은 대역폭, 넓은 주파수 범위에서 작동할 수 있다는 것이다.

그것은 일반적으로 균형 잡힌 전송 라인을 통해 두 개의 급성(샤퍼 각도) 정점 중 하나 또는 발룬 변압기가 있는 동축 케이블로 공급된다. 반대 정점에서 만나는 전선의 끝은 개방된 상태로(연결되지 않은 상태로) 있거나 비유도 저항기로 종료된다. 저항기 종단 시 방사선 패턴은 단방향으로 주엽이 종단 끝에서 떨어져 있으므로 안테나의 이 끝은 의도된 수신 스테이션이나 지역을 향한다. 종단되지 않았을 때, 롬빅은 양방향으로 두 개의 반대쪽 로브가 두 개의 급성 끝에서 떨어져 나오지만 완벽하게 양방향으로 나오지는 않는다.

수평 3와이어 회전 안테나. 이 예는 효율을 높이기 위해 저항기 대신 공명 스터브 트랜스미션 라인 파워 리플렉터로 종료된다.

롬빅 안테나는 작동 주파수와 물리적 구조에 상대적인 지면 위의 높이에 따라 수평선에 가까운 고도 각도 또는 더 높은 각도에서 방사할 수 있다. 마찬가지로 빔 폭은 주로 길이에 따라 좁거나 넓을 수 있다. 얕은 방사선 각도로 인해 단파의 가장 긴 거리 모드인 하늘파 전파에 유용하게 쓰이며, 수평선에서 하늘로 향하는 전파가 전리층의 층에서 반사되어 수평선 너머 멀리 지구로 되돌아간다.

종단 저항기를 저손실 균형 공명 스터브 전송 라인으로 교체함으로써 저효율과 단방향 롬빅의 이득을 개선할 수 있다. 이는 종단 저항기에서 낭비되었을 전력을 송신기로부터의 입력을 강화하기 위한 정확한 위상의 안테나로 다시 반사한다. 이 회로는 복잡성 증가의 비용으로 70~80% 범위까지의 전송 안테나의 방사선 효율을 높일 수 있다.

역사

1937년 미국 캘리포니아 딕슨에 있는 AT&T 2선 롬빅은 중국 상하이로 가는 전화 서비스에 이용됐다.

롬빅 안테나는 1931년 에드먼드 브루스와[1] 하랄드 프리스가 설계한 것으로,[2][3] 주로 고주파(HF)나 단파 대역에서 광대역 방향 안테나로 사용됐다.

제2차 세계 대전 이전에, 롬빅은 가장 인기 있는 지점간 고주파 안테나 어레이 중 하나였다. 제2차 세계 대전 이후, 이 롬빅은 주로 단파 방송과 포인트 투 포인트 통신 작업에서 선호도가 떨어졌고, 로그 주기 안테나와 커튼 어레이로 대체되었다. 대형 로그 주기학은 더 넓은 주파수 커버리지를 제공하며, 롬빅과 유사한 이득을 얻는다. 분산형 피드 커튼 또는 HRS 커튼 어레이는 더 깨끗한 패턴, 고도와 방위각에서 패턴을 조종할 수 있는 능력, 훨씬 높은 효율성과 더 적은 공간에서의 훨씬 높은 이득을 제공했다. 단, 롬빅 안테나는 (위에서 설명한 손실에도 불구하고) 높은 전방 이득과 큰 운용 대역폭의 조합을 다른 수단으로 달성할 수 없거나 방향 안테나가 필요한 경우에 사용되지만, 시공 및 설치 비용은 낮게 유지해야 한다.

롬빅은 단순하고 효과적인 송신 안테나(위에서 기술한 바와 같이)로서 사용하는 것 외에 이득과 방향성이 좋은 HF 수신 안테나로도 사용할 수 있다. 예를 들어 BBC 모니터링의 크라울리 공원 수신 스테이션에는 방위각 37도, 57도, 77도의 수신용으로 정렬된 3개의 롬빅 안테나가 있다.

장단점

Rhombics의 저비용, 단순성, 신뢰성 및 시공 용이성은 다른 복잡한 어레이에서 제공하는 성능 이점을 능가하는 경우가 있다.[4][5][6]

이점
  • Rhombics의 입력 임피던스와 방사선 패턴은 2:1의 주파수 범위에서 비교적 일정하다. 이들의 임피던스는 4:1 이상의 주파수 범위에서 비교적 일정하게 만들어질 수 있으며, 전방 이득은 옥타브 당 6dB로 증가한다.
  • 다중 롬빅 안테나를 엔드투엔드 방식으로 연결하여 MUSA(Multiple Unit Steulous Antenna)를 형성할 수 있다. MUSA 어레이는 장거리, 단파, 수평으로 편광된 하강파를 수신할 수 있다.
  • Rhombic은 지점간 회로를 통한 지속적인 장거리 통신을 위한 가장 덜 복잡한 중-게인 옵션 중 하나로 남아 있다.[citation needed]
  • Rhombics는 기본적으로 균일한 전압과 전류 분배를 가지기 때문에 상당한 송신기 전력도 취급한다.
단점들
  • Rhombic은 넓은 면적을 필요로 한다. 특히 여러 안테나를 설치하여 서로 다른 거리나 방향에서 다양한 지리적 지역에 서비스를 제공하거나 광범위하게 다른 주파수를 커버하는 경우에 그러하다.
  • 롬빅은 안테나 아래의 접지 손실, 상당한 전력 소진 스퓨얼 로브, 종단 손실, 도체 길이에 따라 일정한 전류를 유지할 수 없기 때문에 효율 문제를 겪는다. 일반적인 방사선 효율은 40-50%이다.
  • 낮은 효율성은 동일한 빔 폭의 다른 배열과 비교할 때 주어진 주엽 빔 폭에 대한 이득을 현저하게 감소시킨다.[7]

참조

  1. ^ 1942년 6월 9일 발행된 미국 2285565, 브루스, 에드먼드, "직접 안테나"
  2. ^ US 2041600A, Friis, Harald T, "라디오 시스템" 1936년 5월 19일 발행
  3. ^ "Harald T. Friis". IEEE GHN.org.
  4. ^ E.C.Jordan-K.G.Balmain. Electromagnetic Waves and Radiating Systems. Prentice-Hall EE Series (2nd ed.). McGraw-Hill.CS1 maint: 작성자 매개변수 사용(링크)[전체 인용 필요]
  5. ^ Kraus, J. Antennas. McGraw-Hill EE series. McGraw-Hill. pp. 408–412.[전체 인용 필요]
  6. ^ Laport, E.A (1952). Radio Antenna Engineering. McGraw-Hill. pp. 315–334.
  7. ^ Kuecken, J. Antennas and Transmission Lines.[전체 인용 필요]