 |
 |
 |
 |
а емкость суммируется. Отношение L/C, следовательно, у петлевого вибратора меньше, а полоса пропускания больше, чем у простого вибратора.
Для расчета сопротивления излучения полуаолнового вибрагора мы использовали формулу
р Ру.зл
/ Maiic
При параллельном соединении двух одинаковых полуволновых вибраторов, образующих петлевой вибратор, антенный ток. протекая по двум ветвям, разделяется на две части. Таким образом, при той же мощности излучения антенный ток петлевого вибратора равен половине
"А 100 SO £0 40
го о
0,8 0,6 0, 0,2
SO £0 90 7гО 150 130"
Рис. !-13. Петлевой вибратор.
Рис. 1-12. Диаграмма направленности полуволнового вибратора в прямоугольных координатах.
антенного тока простого вибраторг; сопротивление излучения петлевого в!братора принимает вид:
Таким образом, для простого вибратора полу;аел:
а для петлевого вибратора
р,з, = /?изл( 2)=.
Так как в обоих случаях излучаемая мощность одинакова, можно сделать вывод, что Я[зд - 4 л,, т. е. сопротивление излучения петлевого вибратора в 4 раза больше сопротивления излучения простого вибратора и равно 240-2S0 0:.
Разновидностью простого петлевого вибратора является л в о й -нон петлевой вибратор (рис. 1-14).
В том случае, когда диаметры всех проводников одинаковы, антенный ток в каждом вибраторе равен одной трети общего антенного тока. Входное сопротивление двойного петлевого вибгтора при этом р раз больше входного сопротивления простого вибратора (около 540-630 Ом). Часто для изменения входного сопротивления на зах-;ч-нах антенны выбирают различные диа.четры вибраторов.
Если диаметр верхнего неразорванного вибратора больше диаметра г?1 нижнего вибратора, то входное сопротивление увеличивается по сравнению с входным сопротивлением обыкновенного петлевого вибратора, и наоборот, если диаметр di больше, чем d. то входное сопротивление уменьшается. Эта последняя еозмокность изменения
входного сопротивления редко используется на практике, так как в целях согласования антенны с линией питания обычно необходимо увеличивать входное сопротивление.
Входное сопротивление петлевого вибратора при различных диаметрах > di) приведено в виде графиков на рис. 1-15. Например,
Рис. 1-14. Двойной петлевой вибратор.
X-v£=- |
Рис. 1-15. Входное сопротивление петлевого вибратора с различными диаметрами пропод-НЕка.
Рис. 1-16. Входное сопротивление ДЕойного петлевого вибратора с различными диаметрами проводников.
при dnldi = 3 и Didi - 6 входное сопротивление равняется шестикратному входному сопротивлению полуволнового вибратора (360-420 Ом). Такнм же образом, выбирая диаметр центрального проводника равным или меньшим, чем диаметры верхнего и нижнего проводников, можно изменить входное сопротивление двойного петлевого вибратора. На рис. 1-16 изображена зависимость входного сопротивления двойного петлевого вибратора при различных соотношениях диаметров и расстояний между проводниками.
1-4. Волыовый вибратор
Вибратор, электрическая длина которого равна длине волны называется волновым вибратором (рис. 1-17).
Обе половины вибратора в этом случае синфазно возбуждаются в пучности напряжения. Так как при этом высокому напряжению соответствует небольшой ток, то полное входное сопротивление волно-
Бого вибратора на зажимах отнооттльно высокое. Иногда волновыа вибратор называют вибратором с питанием по HanpHmeHrtro.
Входное сопротивление и ширина полосы поопускания волнового вибратора в большей мере зависят от отнои:енияХ/,чему полуволвовсго вибратора. Kpoxse того, полоса пропускания всегда больше, чему полуволнового вибратора при одном и том же отношении "Kid. На рис. 1-18
Рис. 1-7. Вол.човый вибратор.
изображена зависимость входного сопротивления волнового вибратора от отношения X/rf.
Входное сопротивление i?Bx зависит также от расстояния кежду правой и левой частями вибратора, причем (рис. 1-18) соответствует расстоянию XX, равному диаметру провода вибратора.
У волнового вибратора также другой коэффициент укорочения. График зависимоста коэффициента укорочения k от отношения Я/d показан на рис. 1-18.
•то 20000
Рис. 1-18, Входное сопротивление и коэффициент укорочения волнового вибратора в заансамостн от отноикння k/d.
Пример. Необходимо определить входное сопротивление и коэффициент укорочения волнового вибратора, изготовленного из алкшн-нвевой трубки диаметром 2 см для / = 150 МГц, что соответствует I = 200 си. Отношение равно, таким образом, 200 : 2 = 100. При отношении = 100 вз рис. 1-18 находим, что входное сопротивление равно приблизительно 900 Ом. а коэффициент укорочения составляет 0.87.
Вследствие своей большей протяженности волновыи вибратор несколько эффективнее, чем полуволновый, н имеет усиление 1,8 дБ,
1-5. Усиление антенны
Усиление антенны задается как отношение иапряженвост полй или отношение мош,ностей. Выигрыш по мощности определяется как увеличение мощности в направлении основного излучения, которое дает направленная антенна по сравнению с полуволншым вибратором. Например, если передающая антенна имеет 4-кратное усиление, это означает, что для создания в точке приема напряженности поля, равной напряженности ноля, создаваемой направленной антенной, к простому полуволнов(»1у вибратору надо подвести мощность высокой частоты.
100 80 60
с.-;- | |||
-1-1 |
100 80 60
10 8 Б
D +5 +10 +15 +P0dS
Рис. 1-19. Номограмма определения усиления
по напряжению, току и мощности.
в 4 раза превосходящую мощность, подводимую к направленной антенне. Отношение мощностей, дБ, выражается та к:
10 U
Для обозначения выигрыша приемной антенны, дБ. обычно применяется отиошеиме напряжений:
20 Ig
Например, если простои полуволновый вибратор дает на входе приемника напряжение 50 мкБ, а требуется напряжение 200 мкВ то следует заменить полуволновый вибратор направленной антенной, имеющей 4-кратный выигрыш по напряжению.
В вышеприведенном примере следует выбрать антенну с усилением в 12 дБ так как отношение напряжении 4 : 1 соответствует 12 дБ.
Между усилением по напряжению и усилением по мошностя существует простая связь, а именно усиление по напряжению равняется корню кващ)ат«<»у из усиления по мощности, или наоборот, усиление по мощности равно квадрату усиления по напрялию. Таким образом,
если антенна имеет усиление 12 дБ, то это соответствует 16-кратному усилению по мощности или 4-кратному усилению по напряжению (см. штриховую линию на рис. 1-19).
Однако на практике приходится сталкиваться не только с усилением, но и с потерями, которые возникают, например, в любой линии передачи, Ослабление также задается в децибелах (рис. 1-20). Например, телевизионная антенна подключена к приемнику при помощи отрезка кавеля длиной 100 м, который имеет коэффициент ослабления (по паспорту) 7 дБ/100 м. Из рис. 1-20 видно, что только около 0,45 (45%) напряжения на зажимах приемной антенны попадает на вход приемника что соответствует 0,2 (20%) принимаемой мощности.
ai й
* * £
100 80
0,10 0,08 0,0 Б
0,04 0,02 0.01
------Ч | ||||
&
a -5 -10 -15 -zods
Рис. 1-20. Номограмма для определения ослабления по напряжению, току и мощности.
при обозначении усиления и ослабления в децибелах их можно просто складывать и вычитать (вместо умножения и деления). Например, если антенна, имеющая усиление 12 дБ. подключена к приемнику при помощи линии, имеющей общее ослабление 7 дБ, то усиление всей антенно-фидерной системы будет 12-7=5 дБ.
В теории антенн усиление антенны иногда задается не по отношению к полу вол новому вибратору, а по отношению к «идеальному вибратору который имеет шаровую диаграмму направленности. Учитывая, что полуволновый вибратор имеет по отношению к идеальному вибратору усиление 2,14 дБ (так как полуволновый вибратор имеет диаграмму направленности, отличную от шаровой), то антенна, имеющая по отношению к полуволновому вибратору усиление 6 дБ, по отношению к идеальному вибратору имеет усиление 8.14 дБ.
1-6. Линни передачи
Только в редких случаях возможно непосредственное подключение антенны к приемнику или передатчику, так как обычно стремятся подвесить антенну как можно выше и дальше от окружаннцих предметов,
Следовательно, между антенной и входом приемника или выходом передатчика необходимо включить линию передачи, которая должна служить для передачи высокочастотной энергии с минимальными потерями и без паразитного излучения (рис. 1-21, 1-22).
Волновое сопротивле]не линии передачи. Важнейшим электрическим параметром линии является ее волновое сопротивление Z. Линию можно представить в виде соединения индуктивностей и емкостей, соответствующих распределенным по длине линии индуктивности и емкости (рис. 1-23).
Волновое сопротивление в основном зависит от поперечных размеров линии и вида применяемого диэлектрика между проводниками линии, Обычно встречаются волновые сопротивления от 30 до 600 Ом.
Рис. 1-21, Коаксиальная линия.
Рис. 1-22. Двухпроводная линия.
Рис. 1-23. Эквивалентная электрическая схема двухпроводной линии.
UL UL Л1 Л1 tL М &L til UL
Если не учигавать потерь в линии, что всегда может быть оправдано на практике, то волновое сопротивление Z определяется по формуле
где Z - действительное число и, следовательно, волновое сопротивление не зависит от частоты и длины линии.
Большая индуктивность и меньшая емкость приводят к более высокому волновому сопротивлению. Практически это означает, что линия нэ тонких проводников (большое L) при значительном расстояЕШИ между проводниками (небольшая С) имеет большое волновое сопротивление, чем линия из проводников большого диаметра с меньшим расстоянием между ними.
Высокочастотные линии, имеющие волновое сопротивление от 30 до ЗОО Ом, изготовляются промышленностью в виде ленточных и коаксиальных кабелей. К кабелям обычно прилагается паспорт, в котором указываются его параметры. Для кабелей с неуказанными параметрами волновое сопротивление может быть рассчитано по следующим приближенным формулам-
1) коаксиальный кабель
138 . D
60 , D -jrln -
или Z=.
0 1 [ 2 ] 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52