Запорожец Издания
полуволновую петлю, изображенную на рис. 1-57, которая, трансформируя сопротивление и отношении 1:4, одновременно осуществляет симметрирование коаксиального кабеля. Если же в точке питания антенны входное сопрогиБление имеет значение, не позволяющее непо-сретственно подключить линии питания, то следует использовать соответствующие согласующие схемы. При этом особенно желательно, чтобы все вибраторы возбужда,1ись по возможности синфазно, так как в противном случае, как уже упоминалось выше, диаграмма направленности антенны начинает «косить» вверх, что уменьшает полосу пропускания IX0,87 180 СМ (180 см) /2(100 см) 7.--207 СМ Л/. а=гсм k=0,S7 Х=207см CL=2CM Z./cL = WO kQ,Q7 Рис. 10-14. Многовибраторная антен1!а с питанием через нижний вибратор . Рве. 10-15, Многовибраториая антенна с центральным питанием. антенны. На рис. 10-15 изображена многовибраторна!! антенна с цеп тральным питанием, которая свободна от указашшнх недостатков. Центральное питание обеспечивает более «чистую» диаграмму направленности при одновременном увеличении полосы пропускания антенны. Неперекрещенная соединительная линия между вторым li третьим этажами представляет собой параллелыюе соединение дв\х четвертьволновых трансформаторов. Расчет размеров соединительной линии между точками Лий проводится аналогично, как и для анте.-ны изображенной на рис. 10-10, а именно = ] д, где Zip - волновое сопротивление четвертьволновых трансформаторов, i - входное сопротивление антенны; Z - волновое сопротивление линии питания, Входное сопротивление в точках А » В равняется 450 Ом (2 волновых вибратора с входным сопротивлением 900 Ом, соединенных параллельно). Если система должна быть согласована с линией передачи, имеющей волновое сопротивление 240 Ом, то Zp = У 450-480:465 Ом. Выполнение такого четвертьволнового трансформатора затруднительно, так как для получения такого волнового сопротивлен:!я рассто. яние между трубками трансформатора должно быть слишком большим и разрывы между половинами вибраторов следовало бы значительно увеличить, что недопустимо. Поэтому соединительную линию между точками Лий и.-готовляют, исходя нз чисто механических соображений, а получаемое в результате входное сопротивление многовибраторной антенны согласуют с линией питания с помощью четвертьволнового согласующего шлейфа. Например, если линия АВ изготовляется из трубок диаметром 20 мм с расстоянием между центрами трубок 40 мм, то по графику рис, 1-24 волновое сопротивление такой линии равно 160 Ом: I60=K430Y; JC = 57, Таким образом, четвертьволновый трансформатор трансформирует входтюе сопротивление группы вибраторов в сопротивление 57 Ом в точках XX. Так как антенна состоит из двух групп вибраторов, соединенных параллельно, то, таки.\1 образом, в точках XX общее входное сопротивление антенны 28 Ом. Это сопротивление может быть согласовано с любой ли[[Ией передачи с помощью незамкнутого четвертьволнового согласующего шлейфа. Очень практичным способом питания является схема, изображенная на рис. 10-16. В :*том стучае полностью отказываются от применения четвертьволновых трансформаторов; вместо них межлу точками Л и В включаются полуволновые отрезки линий, которые трансформируют сопротивление в отношении 1:1. Входное сопротивление в точках Лий равно 450 Ом; как и в предыдущем случае, два сопротивления по 450 Ом в точ-кахХ. соединены параллельно и следовательно, общее сопротивление в этих точках 225 Ом. Следовательно, к точка.м XX можно присоединить кабель с волновым сопротивлением 240 Ом; коэффициент стоячей волны при этом редко будет превосходить 1,5, Из расположения стрелок, указывающих направление токов, видно, что в данном случае нет необходимости в перекрещивании соединительных линий. Волновое conpi.;-тнвление соединительных линий также не и.меет принципиального значения, так как они представляют собой настроенные линии связи. Соелнннтельные линии могут быгь изготовлены из двухпроводных линий с воздушной изоляцией или из ленточного кабеля УКВ. Следует только обращать внимание на то, чтобы их электрическая длина была т.е. следует принимать во внимание коэффициент укорочения (коэффициент укорочения для двухпроводной линии с воздушной изоляцией равен 0 975 ч. для ленточного кабеля УКВ с волновым сопротивлением 240 Ом -0,80). Если в точках XX сопротивление не позволяет непосредственно подключить линшо передачи, то в этом случае согласование может быть проведе1Ю с помощью четвертьволнового согласующего трансформатора или четв[:ртьволнового согласующего шлейфа. Наиболее оптимальной схемой питания является схема, изображен1-;ая на рис. 10-17, так как в этом случае все вибраторы возбуждаются синфазио и полностью симметрично. Диаграмма направленности в этом случае правильная, и, кроме того, достигается широкая полоса пропускания антенны. БольЕиая полоса пропускания антенны одновременно означает, что ее размеры некритичны. Такой вид питания позволяет также увеличить расстояние между этажами до 0,7 Я, что приводит к дополнительному увеличению коэффициента усиления. Размеры полуволиовых линий связи, приведенные на It.-0,87 (180 С)) Рис. 10-16. Многовибраторная антенна с линией передачи, имеюше11 широкую полосу пропускания. Рис. 10-17. Полностью симметричная Многовибраторная антенна с широкополосной линией передачи. 300 Ом X=Z07cM; d.=2€M; X/d.Td-100; к=0,8? рис. 10-16, справедливы и в этом случае. Благодаря параллельному соединению линий в точка Ci. Cj и XX общее входное сопротивление в точках XX 22.5 Ом. Если многовйбраторная антенна имеет нечетное число «этажей» (3.5 ит. д.), то используется схема питания, изображенная на рис. 10-18. Если в точке питания сопротивление имеет неудобное значение с точки зрения непосредственного подключения линии передачи, то согласование ос\шествляется с помошью четвертьволнового трансформатора или четвертьволнового соглзсую1]1его шлейфа В данной схеме питания возбуждение всех вибраторов происходит несинфазно и поэтому, особенно у антенны имеюшей пять -отажеп->, происходит искажение диаграммы направленности. Большие многовибраторные антенны сле.аует разделять на небольшие группы, как показано на рис, 10-19, причем в схеме питания должны соблюдаться следующие условия: отдельные группы должны быть совершенно идентичными в механическом и электрическом от}шшениях, и, таким образом, в точках .4, S, С и D входные сопротивления должны быть одинаковыми; линии связи А - XX. В - XX, С - XX и D XX должны иметь длину, кратную Я/2 (учитывать коэффициент укорочения), и быть одинаковыми; так как указанные линии связи не перекрещиваются, то Следует следить за тем, чтобы в точках XX (как показано на рис. 10-19) между собой связывались только одинаковые половины вибраторов. 7Л. к Рис, 10-18. Питание многовибра-торных антенн при нечетном числе параллельных вибраторов, а - 3 «г;тажа*, сопротивление с точках XX - /а иходного сопротивления волнового вибратора; 6- 5 «этажей», сопротивление в точках XX - лхоцчаго сопротивлеиия волнового вибратора При изображенно.м соединении групп сопротивление в точках XX составляет входного сопротивления отдельной группы. Если вхоД1 ое сопротивление в точках Л. В. С у, D, например, 240 Ом, то в точкгкх питания XX сопротивление уже 60 Ом. При этом вся систе.\га молет питаться по коаксиальному кабелю, подключенному к точкам (штания совместно с симметрирующим устройством. Разумеется, в случае необходимости к точкам XX .может быть подключена соответствующая согласующая схе.ма для согласования многовибраторной антенны с линией передачи. Линия связи А - XX, В - XX, С - АХ и D - А"Х имеет электрическую длину, кратную л 2 (2Я/2). ЗЯ/2 и т. д ; длина, равная л2. не используется, так как она слишком мала. Линии связи представляют co6o;i настроенные линии, поэтому их волновое сопротивление не играет существенной роли. при соблюдении указанных выше правил таким же образом можно осуществлять питание значиктыю больших по своим размерам и числу элементов мпоговибратпрных .ihtciui. Однако можно предположить и другой вариант питания мнсяовибраторной антенны по согласованным ли!(йям передачи, как поклзано на рис. Ю-20. Расположе1ше отде.чьпы.х групп вибраторов такое же, как и в схеме па рис. 10-19. Coi ласованные соединительные лн1ШИ Z,, Zj, Z, и Z4 могут иметь любую длину, однако длина всех лини;! должна быть одинаковой. Кроме того, должны выполняться следующие требования" отдельные группы вибраторов дол.кнп! быть совершенно одинаковыми по механическим и электрическим параметрам п, слсдователык, в точ- Расстояиие А-Х!( кратно X/Z Рис. 10-19. Симметричная схема питания сложной многовибраторной антенны с настроенными соединительными линиями: сопротивление в точках XX - /4 входного сопротивления отдельной группы в точке Рис. 10-20. Схема пи"1аг!ия сложной многовибраториой антенны с согласованными линиями передачи; еол1ЮВое сопротивление точно равно входному сопротивлению в токе А {А В = С = D); длина соединительных линий 2, Zj, Z,,, Zj произвольная, но должна быть равной для всех линий {Zj - Z; = Z3 = Zj); сопротивление в точке питания XX - ках подключения к соединительных лнний А, В, С а D входные сопротивления групп должны быть равными; волновое сопротивление линий связи Z,, Zj, Z.j и должно в точности соответствовать входным сопротивлениям в точках А. В, С D или д[)лжш. Сыть согласовагю с Ешми с помощью С(ютвстствуюш11Х согласующих устройств; соед1ни-тельные линии не перекрещиваются, и поэтому следует сратить особое внимание на то, чтобы в точках XX (как показано ьа [ ic. 10-20) соединялись между собой тюлько одноименные половины вибраторов. Так как в точках XX паралле.1ЬПо соединяются "стыре одинаковые симметри1ные линии, то входное сопротивление всей ср.стемы в этих точках составЛТет » волнового сопротивления используемых соединительных линий. Если, например, отделькые групры в точках А, В.С и D имеют входные сопротивления каждое по 240 Ом и к ним подсоединены линии Zi. Z;, Z, li Z: .iHi.r-efi длины с вол1ЮВЫ>1 согрот;1Влением 240 См, то в том-Kix XX обшее Dxo.uice сопротивление системы б\лст 00 Ом. Таксе входное c{4-pOTHii:;eri; допускает непосредственгтс подключсЕне к многовибраторной ан1еппс 60-омного коаксиального кабеля с С1,мметрирую- шим устройством. Входное сопротивление антенной системы можно 1акже гиансфориировать к любол!у значен,но с помощью четвертьволнового трансформатора Например, если д.1я пита1гня антенны также исиоль5устся линия с волновым сопротивлением 240 Ом, то для гого, чтобы согласонг1Ть входное сопротивление антенны 60 Ом с такой линией, (геобходимо между точками XX и линией питания включить четвертьволновый трапсформагор с волновым сопротивлением Zp = K60 . 240=120 Ом. На практике для этого обЫию используют экранированную, симметричную двухпроводную линию с волновым сопротивлением Z = = 120 Ом. С учетом коэф(}жциента укорочения геометрическая длина согласующего трансформатора должна быть 0,05Л/4, Комбинируя описанные вы1ие методы питания многовибраторных антенн с использованием настроенных соединительных линий, согласованных соединительных линий и четвертьволновых трансформаторов, можно осуш,ествлять синфазное и симметричное питание больших мно-говибраторпых антенн. 10-4. Многовибраторные антенны с рефлекторами При использовании ре(иекторов многовибраторная антенна имеет одностороннюю диагра.мму направленности и коэффициент усиления антенны при этом увеличивается в среднем на 3 дБ. Одновременно при иснользованип рефлекторов в большей или меньшей степени уменьшается входное сопротив.1ение всей антенной системы. Обычно расстояние до рефлекторов составляет от 0,1 до 0,25Я, Если расстояние до рефлектора равно 0.25? то входное сопротивление уменьшается незначительно Соколо 20%), а при расстоянии 0,lX уменьшение сопротивления составляет уже приблизительно 75% входного сопротивления антенны без рефлекторов. Максимум коэффициента усиления антенны наступает при удалении рефлекторов на расстояние 0,15Х от излучателей, и в пределах от О,! до 0,25?. усиление изменяется только на 0,8 дБ. Как уже упоми!1алось выше, входное сопротивление волнового вибратора не может быть точно рассчитано заранее, сюда же можно отнести непредвиденные изменения входного сопротивления системы, вызванные влиянием рефлекторов. Изменяя расстояние от вибраторов до рефлекторов, можно в vicana-чительных пределах корректировать входное сопротивление антенны. Если сопротивление слишком низкое, то следует увеличить расстояние между вибрагора.чи и рефлекторами, в противном случае следует, уменьшить это расстояние. В приведенных ниже примерах конструкции многовнбраторных антенн такая возможность регулировки входного сопротивления не используется, так как значительно проше согласовывать входное сопротивление с волновЫМ сопротивлением линии передачи с помощью согласующего устройства. Геометрм еская длина рефлекторов \[.м. выполненных в виде виб раторов, может быть с достаточной точностью рассчитана по формуле 152 00) где / - частота МГц, Обычно рефлектор и вибратор нзюговляются из одного и того же материала, 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
|