커튼 배열

Curtain array
독일 비블리스 자유 유럽 송신지 커튼 배열
오스트리아 무스브룬 국제 단파방송국의 커튼 배열. 철사 스크린 앞에 매달린 수평 와이어 쌍극 4열로 구성된다. 각 쌍극선 기둥에 대한 수직 평행선 피드라인이 보인다. 전체 안테나는 회전식 트러스 구조물에 탑재되어 다른 방향으로 가리킬 수 있다.

커튼 어레이는 단파 무선 대역에서 사용되는 대형 다층 방향 무선 송신 와이어 안테나의 일종이다.[1] 그것들은 다수의 와이어 쌍극 안테나로 구성되어 수직면에 매달린 반사 어레이 안테나의 일종으로, 종종 많은 긴 평행 와이어의 평평한 수직 스크린으로 만들어진 "커튼" 반사기 앞에 놓여 있다.[1] 최대 높이 90m(300피트)의 높은 철탑 쌍 사이에 매달린 지지선에 의해 매달린다.[1] 그것들은 장거리 스카이웨이브(또는 건너뛰기) 전송에 사용된다; 그들은 지평선 바로 위의 하늘로 얕은 각도로 전파의 빔을 전송하고, 지평선 너머의 전리층에 의해 반사되어 지구로 되돌아간다. 커튼 안테나는 국제 단파 라디오 방송국이 대륙횡단거리에서 넓은 지역으로 방송하는 데 주로 사용한다.[1]

그들의 강력한 방향성 특성 때문에 커튼 배열은 종종 정부 선전 라디오 방송국에서 국경 너머의 선전 방송을 다른 나라로 전송하는 데 사용된다. 예를 들어, 커튼 배열을 자유 유럽 라디오와 자유 라디오가 동유럽으로 방송하기 위해 사용하였다.

역사

커튼 배열은 원래 장거리 단파방송 실험이 많았던 1920년대와 1930년대에 개발되었다. 기본 개념은 단순한 쌍극 안테나에 비해 이득 및/또는 방향성을 개선하거나, 한 개 이상의 쌍극점을 더 작은 물리적 공간으로 접거나, 방사선 패턴이 서로 강화되도록 여러 쌍극점을 배열하여 주어진 표적 영역에 더 많은 신호를 집중시키는 것이었다.

1920년대 초, 라디오의 선구자인 굴리엘모 마르코니는 그의 조수 찰스 새뮤얼 프랭클린에게 단파 전파의 전송특성에 대한 대규모 연구를 의뢰하고 장거리 전송에 대한 적합성을 판단하였다. 프랭클린은 1924년에 '프랑클린' 또는 '영어' 시스템으로 알려진 최초의 커튼 어레이 항공 시스템을 발명했다.[2][3]

다른 초기 커튼 배열에는 1927년 에드먼드 브루스가 특허를 낸 브루스 어레이와 [4]1929년 어니스트 J. 스테바가 특허를 낸 스테르바 커튼이 포함됐다.[5] 브루스 어레이는 수직으로 도색된 신호를 생성하며, 스테르바 어레이(및 이후 HRS 안테나)는 수평으로 도색된 신호를 생성한다.

인기를 얻은 최초의 커튼 배열은 1929년[5] 어니스트 J. 스테르바에 의해 특허를 받은 스테르바 커튼이었으며, 이것은 1930년대와 1940년대에 벨 랩스 등이 사용하였다. 그러나 스테르바 커튼은 협대역 설계로 기계적 수단으로만 조향할 수 있다.

스웨덴 라디오방송이 운영하던 호르비 단파방송국의 안테나 G1은 2011년 폐쇄됐다. 그것은 4×4 배열에 16개의 수평 와이어 쌍극으로 구성되었고, 와이어 스크린 앞에 매달렸다. 이중돌기의 각 4개 열은 각 열의 중심에서 각도로 나가는 것을 볼 수 있는 별도의 개방형 와이어 전송선에 의해 공급된다. 전경에 있는 대각선들은 남자 전선들이다. 이 유형의 안테나(아래)에 대한 CCIR 명칭은 HR 4/4/0.5이다.

커튼 배열은 영국의 체인 홈 네트워크와 같은 최초의 레이더 시스템 중 일부에서 사용되었다. 냉전 기간 동안 미국의 소리, 자유 유럽, 라디오 자유, 그리고 유사한 서유럽 단체들이 서방 언론을 검열한 공산주의 국가들로 선전 방송을 내보내는 데 큰 커튼 배열을 사용하였다.

설명

피동 원소는 일반적으로 반파 쌍극으로, 위상에서 공급되며 평면에 탑재된다. 반사면 앞 ½인치.[1] 반사 전선은 쌍극선과 평행하게 방향을 잡는다. 쌍극자는 수직으로 되어 있어 수직 양극화에서 방사될 수 있지만 수평으로 편극된 파동은 지구 반사에 의해 덜 흡수되기 때문에 대부분 수평으로 되어 있다.[1] 이중돌기의 가장 낮은 행은 지면 반사가 방사선 패턴을 방해하는 것을 방지하기 위해 지면 위로 1⁄2 파장을 탑재한다.[1] 이를 통해 대부분의 방사선이 수평선 위로 몇 도 떨어진 좁은 주엽에 집중될 수 있어 하늘파 전달에 이상적이다.[1] 커튼 배열은 단순한 쌍극 안테나보다 20dB의 이득이 있을 수 있다.[1] 엄격한 위상 요건으로 인해 초기 커튼 배열은 대역폭이 좁았지만, 현대적인 커튼 배열을 최대 2:1의 대역폭으로 구축할 수 있어 몇 개의 단파대역을 커버할 수 있었다.[1][6]

복잡한 임피던스 매칭으로 '나무' 전송선 구조를 필요로 하는 쌍극자 중심에서 각 쌍극자를 먹이기보다는 여러 쌍극자를 직렬로 연결하여 한 지점에서 먹일 수 있는 정교한 접이식 쌍극자 구조를 만드는 경우가 많다.

빔을 조향할 수 있도록 하기 위해, 때때로 전체 배열이 회전할 수 있는 단일 대형 타워에서 캔틸레버 암에 의해 중단된다. ALLISS-Antenna를 참조하십시오. 또는 안테나를 이동하지 않고 빔을 전자적으로 회전시킬 수 있는 단계적 배열로 구성된 최신 버전도 있다. 각 쌍극형 또는 쌍극형 그룹은 전자적으로 조정 가능한 위상 시프터를 통해 공급되며, 이는 안팎으로 전환할 수 있는 캐패시터와 인덕터의 수동 네트워크 또는 별도의 출력 RF 증폭기로 구현된다. 인접한 수평 쌍극점 사이에 일정한 위상 편이를 추가하면 빔의 방향을 방사선 패턴을 잃지 않고 ±30°까지 방위각으로 조정할 수 있다.[7]

삼배열 시스템

전송 시스템은 지정학적 이유로 최적화된다. 지정학적 필요성으로 인해 일부 국제 방송사들은 때때로 저대역 HRS 커튼뿐만 아니라 하이밴드 및 미드밴드라는 세 개의 별도 안테나 어레이를 사용하게 된다.

3개의 커튼 어레이를 사용하여 HF 방송 스펙트럼을 커버하면 고도로 최적화된 HF 전송 시스템이 만들어지지만, 3개 이상의 커튼 어레이는 구축과 유지에 많은 비용이 들 수 있으며, 1990년대 중반 이후 새로운 HF 중계국이 건설되지 않았다. 그러나 현대적인 HRS 안테나 설계는 수명이 길기 때문에 1992년 이전에 구축된 기존의 HRS 단파 전송 시스템은 당분간 사용할 수 있을 것으로 보인다.

명명법

구 라디오 프랑스 국제방송국(RFI)이수둔 릴레이 방송국 피더 및 커튼 어레이

1984년부터 CCIR은 커튼 안테나, 1~4자, 다음 3개의 숫자로 구성된 CCIR HF 전송 안테나를 기술하기 위한 표준 명칭을 만들었다.

첫 글자
배열에서 쌍극의 방향을 표시한다.
  • "H"는 쌍극이 수평으로 향한다는 것을 나타내며, 안테나는 수평으로 편광된 전파를 방사한다.
  • "V"는 쌍극이 수직 방향임을 나타내므로 안테나는 수직 편광 전파를 방사한다.
두 번째 문자(있는 경우)
안테나에 반사경이 있는지 여부를 표시한다.
  • "R"는 어레이의 한쪽에 간단한 (수동) 반사체가 있어서 안테나가 하나의 빔을 방사한다는 것을 나타낸다.
  • "RR"는 어레이에 일종의 "반복 가능한 반사경"이 있음을 나타내므로 빔의 방향을 180° 전환시킬 수 있다. 이런 종류의 것은 거의 만들어지지 않았다. 캐나다의 RCI Sackville에는 2개의 HRRS 유형 안테나가 있을 수 있으며, 이는 아마도 북아메리카에 있는 유일한 안테나일 것이다.
  • "R"와 "RR"가 누락된 경우 안테나에는 반사체가 없으므로 쌍극선 배열은 평면에 수직인 양방향으로 180° 간격으로 두 빔으로 에너지를 방출한다.
세 번째 문자(있는 경우)
  • "S"는 어레이가 조향 가능하다는 것을 나타낸다.
글자에 이어 세 개의 숫자가 나온다.
"x/y/z".

"x"와 "y"는 사각형 쌍각형 배열의 치수를 지정하며, "z"는 배열 하단의 지면 위의 높이를 나타낸다.

  • "x"(정수)는 각 수평 행의 콜린어 쌍극자 수입니다. (배열에 있는 열 수)
  • "y"(정수)는 각 열에 수직으로 배열된 쌍각형의 수입니다. (배열에 있는 행의 수)
  • "z" (십진수 분율)는 배열에서 가장 낮은 두중점 행의 파장에서 지면 위의 높이를 의미한다.
500 kW 송신기로 구동되는 15.1 MHz HR 6/4/1 커튼 안테나(각각 6개 요소의 4열로 구성된 24개의 수평 쌍극선)의 시뮬레이션 방사선 패턴. 송신기는 에스퀴말트에 위치하며 패턴은 중앙아메리카와 남아메리카의 일부를 덮고 있어 이 안테나로 달성한 장거리 거리를 보여준다. 이 패턴의 주엽에는 두 개의 측면부(sidelob)가 측면으로 배치되어 있으며, 이는 글로벌 지도 투영으로 인해 곡선으로 보인다.

예를 들어 "HRS 4/5/0.5" 커튼 안테나는 직사각형 배열로 디폴 20개, 폭 4개, 높이 5개로 되어 있으며, 가장 낮은 행은 지면에서 파장 반, 그 뒤는 평평한 반사경이 있고 빔의 방향은 잘릴 수 있다. 16개의 다이폴이 있는 HRS 4/4/0.5의 슬루블 안테나는 전 세계 단파 방송국에서 볼 수 있는 표준 유형의 배열이다.

HRS 명명법
  • HRS 타입 1/1/z의 HRS 안테나는 정의되지 않았다(이러한 것은 하나의 쌍극자만으로 구성된다).
  • HRS 1/2/z 및 2/1/z 유형의 HRS 안테나는 존재하지만 단파 방송에서는 거의 실용적이지 않다. "H 1/2/z"로 명명된 안테나를 일반적으로 "Lazy-H" 안테나라고 부른다. 영국의 FM 라디오나 텔레비전을 위한 VHF와 UHF 반복기는 수직면에 전송력을 집중시키기 위해 다른 한 쌍의 수평 쌍(즉, HRS 1/2/z)을 사용한다.
  • 수평선 위의 러시아 듀가 레이더는 기가와트 범위에서 잠재적 방향 ERP가 있는 HRS 32/16/0.75 타입의 안테나를 사용했을 수 있다(추정 안테나를 사용했을 수 있다.

HRS 안테나

HRS형 안테나는 가장 일반적인 유형의 커튼 어레이 중 하나이다. 위의 CCIR 명명법에서 유래한 명칭: Reflector가 뒤에 있는 수평 쌍극점 배열로 구성되며, 빔은 Steulle이다. 이러한 안테나는 "HRRS"(역회전식 반사기용)로도 알려져 있지만, 추가 R은 거의 사용되지 않는다.

그러나, 1930년대 중반까지, 네덜란드는 지구 커버리지를 위해 회전식 HRS 안테나를 사용하고 있었다. 1950년대 이후 HRS 설계는 장거리 (> 1000 km) 고출력 단파 방송의 표준이 되었다.

캐나다의 단파 중계소에서 시뮬레이션된 HRS 안테나 방사선 패턴의 예. 그것은 두 개의 큰 곁눈썹을 가진 주엽으로 구성되어 있다. 지도 투영 때문에 곁눈썹이 구부러져 보인다.

HRS 설명

HRS형 안테나는 기본적으로 지지 타워 사이에 매달린 전통적인 쌍극 안테나들의 직사각형 배열이다.[8] 가장 간단한 경우, 각 쌍극자는 다음에서 수직으로 1⁄2 ³ 떨어져 있고, 각 쌍극자의 중심은 수평으로 1 ˚ 간격으로 떨어져 있다. 다시 말하지만, 가장 간단한 경우(넓은 측면 빔의 경우), 모든 쌍극점은 서로 위상적으로 그리고 동등한 힘으로 구동된다. 방사선은 커튼의 넓은 면에 집중된다.

일반적으로 약 1⁄3 ³ 떨어진 쌍극자 배열 뒤에는 쌍극자와 동일한 방향으로 여러 개의 평행선으로 구성된 "반사기"가 있을 것이다. 만약 이것이 존재하지 않는다면, 커튼은 앞뒤로 균등하게 발산될 것이다.

조향

아래에서 본 ALLISS 안테나

안테나 지정에 "S"가 있으면, 조향 설계가 된다. ITU의 권고에 따라 '슬리블 디자인'[7]이라고 할 수도 있다. 이는 쌍극 안테나 요소 기둥에 공급되는 신호의 전자파 단계를 조정하거나 큰 회전 메커니즘에 안테나 어레이를 장착하여 물리적으로 달성할 수 있다. 이것의 예를 NRK Kvitsøy에서 볼 수 있는데, 여기서 원형 철도는 한 쌍의 바퀴 달린 플랫폼을 운반하며, 각각은 직경 팔의 반대쪽 끝에 있는 탑을 지지한다. 커튼 안테나 배열이 타워 사이에 매달려 있고 타워가 원형 철도를 돌면서 그들과 함께 회전한다. 또 다른 물리적 회전 기법은 ALLISS 시스템에 의해 채택되는데, 이 시스템에서는 전체 어레이가 강력한 중심 회전식 타워를 중심으로 구축된다.

전기 썰매 안테나 어레이는 일반적으로 안테나의 물리적 방향에서 ±30°의 범위를 조준할 수 있는 반면 기계적으로 회전된 어레이는 360° 전체를 수용할 수 있다. 전기 슬립은 일반적으로 수평면에서 이루어지며, 수직면에서 일부 조정이 가능하다.

방위각 광폭

  • 2폭 쌍극선 배열의 경우 빔 폭은 약 50°
  • 3폭 쌍극선 배열의 경우 빔 폭은 약 40°
  • 4폭 쌍극선 배열의 경우 빔 폭은 약 30°

수직 발사 각도

쌍극선 행의 수와 지면 위 가장 낮은 요소의 높이에 따라 표고 각도와 서비스 영역까지의 거리가 결정된다.

  • 2열 하이 어레이의 일반적인 도약각은 20°
중간 범위 통신에 가장 일반적으로 사용된다.
  • 4열 하이 어레이의 일반적인 도약각은 10°
장거리 통신에 가장 일반적으로 사용된다.
  • 6열 배열은 4열과 비슷하지만 5°~10° 도약 각도를 달성할 수 있다.
12000 km의 단파 통신 회로에 사용할 수 있으며, 방향성이 높다.[7]

안테나 부지의 세부사항은 이륙 각도 및 일치에 부정적인 영향을 미칠 수 있는 설계자 계획을 혼란스럽게 하는 것이 가능하다는 점에 유의한다.

HRS 안테나 예

이론 HRS 설계 단파 중계소의 예다. 이것은 HRS 안테나 방향성을 더 잘 이해하는 데 도움이 될 수 있다.

HRS 안테나만 사용하는 단파 중계국

국가명별로 정렬된 HRS 안테나만 사용하는 방송국 목록이다.

활성 사이트

브라질

독일.

뉴질랜드

영국

서비스 해제된 사이트

호주.

  • CVC International, Darwin, NT 콕스 반도. 전에는 호주 라디오 중계국이었다. 2008년 법원 결정으로 토지가 원주민 토지 소유주에게 넘어오면서 2009년 부지가 해체됐다. 현재 HRS 안테나 타워가 남아 있는지는 알려지지 않았다.

독일.

캐나다

  • NB 라디오 캐나다 국제 삭빌의 단파 서비스는 2012년 6월 캐나다 방송국의 연방 보조금 감소에 따른 예산 삭감으로 인해 중단되었다. HRS 안테나 타워는 2014년에 철거되었다.

스페인

미국

HR형 안테나를 이용한 레이더 시스템

55Zh6M Nebo-M 모바일 멀티밴드 레이더 시스템, NNIIRT에서 개발

일부 휴대용 전술 안테나 시스템은 여전히 HR형 안테나를 사용하며, 안테나는 회전할 수 있기 때문에 대부분 HRS가 아니다.

참조

  1. ^ a b c d e f g h i j Griffith, B. Whitfield (2000). Radio-electronic Transmission Fundamentals, 2nd Ed. SciTech Publishing. p. 477. ISBN 1884932134.
  2. ^ John Bray (2002). Innovation and the Communications Revolution: From the Victorian Pioneers to Broadband Internet. IET. pp. 73–75. ISBN 9780852962183.
  3. ^ Beauchamp, K. G. (2001). History of Telegraphy. IET. p. 234. ISBN 0-85296-792-6. Retrieved 2007-11-23.
  4. ^ 미국 특허 번호 1813143, 항공 시스템 2013-11-09, 웨이백 머신에 보관된 E. Bruce는 1927년 11월 25일, 1931년 7월 7일에 허가되었다.
  5. ^ a b 미국 특허 번호 1885151, 지시 안테나 시스템 웨이백 머신에 보관된 2012-01-27, E.J. 스테바, 1929년 7월 30일, 1932년 11월 1일 허가
  6. ^ Telefunken, Fachbereich Hochfrequenztechnik, Ulm (1976). "Broadband curtain antennas for shortwave broadcasting" (PDF) (in German). Retrieved 2019-05-02.CS1 maint: 여러 이름: 작성자 목록(링크)
  7. ^ a b c "Transmitting antennas in HF broadcasting" (PDF). RECOMMENDATION ITU-R BS.80-3. Retrieved 2019-07-22.
  8. ^ http://www.antenna.be/tci-611.pdf
  9. ^ WITN. "NEW VIDEO - Implosions bring down 48 VOA towers in Beaufort County". www.witn.com. Retrieved 2019-06-13.

외부 링크

ALLISS Technology 포털