 |
 |
 |
 |
различных диаметров (рис. 1-42, е). Такая конструкция позволяет изменять волновое сопротивление в пределах от 150 до 500 Ом.
Четвертьволновый согласующий шлейф. Удобным способом получения оптимального согласования является применение ?/4 согласующего шлейфа. Изображенное на рис. 1-43 распределение напряжения по вибратору и соединенному с ним четвертьволновому отрезку линии в случае резонанса соответствует распределению сопротивления по различным сеченийч линии.
Рис. 1-43. Полуволновый вибратор с четвертьволновой настроенной линией передачи,
Рис. 1-44. Волновыи вибратог с настроенной четвертьболново/ линией передачи.
В точках 22 сопротивление приблизительно 60-70 Ом, что соответствует минимуму напряжения. При передвижении от точек к точкам ZZ напряжение постепенно повышается и соответственно растет сопротивление, которое в точках ZZ достигает нескольких тысяч ом. Для обеспечения режима бегущей волны необходимо найти kj л/4 шлейфе точку, где полное сопротивление равно волновому сопротивлению линии передачи. Разомкнутый согласующий шлейф (рис. 1-44) применяется в тех случаях, когда волновое сопротивление линии меньше
Рис. 1-45. Замкнутый (а) и разомкнутый (5) четвертьволновые шлейфы,
чем входное сопротивление вибратора. Если согласующий шлейф подсоединяется к вибратору с высоким входным сопротивлением, например к волновому вибратору, то на его открытом конце имеет место минимум напряжения (небольшое сопротивление). В этом случае можно замнн\-ь точки ZZ накоротко.
Таким образом, при помощи четвертьволнового шлейфа можнс согласовывать линии с любыми волновыми сопротивлениями с атеН нами, имеющими различные входные сопротивления. Нет необходимости точно знать сопротивления линии и антенны. Необходимо только знать, больше или меньше волновое сопротивление Z линии передачи входного сопротивления аытеаыы
Если 2д > Z, то следует применять короткозамкнутый шлейф, а в противоположном случае, когда Zд < Z, - разомкнутый ?/4-шлейф (рис. 1-45).
Перемещая точку подключения X линии питания, добиваются исчезновения стоячих волн в линии. Однако во многих случаях КСВ, равный единице, трудно достижим; тогда применяют удлинение или укорочение шлейфа. Требуемое изменение длины Х/4-шлейфа зависит от соотношения между входным сопротивлением вибратора и волновым сопротивлением линии Z. Отношение Zд/Z (Z/Zд) в то же время опреде* ляет КСВ. Например, если антенна с входным сопротивлением 600 Ом питается ненастроенным фидером с сопротивлением 150 Ом, то отношение Z >IZ и соответственно КСВ равны 4.
Таблица 1-3
Длина разомкнутого согласующего шлейфа при Za •<Z в зависимости от отношения
Z/Za
Таблица 1-4
Длина замкнутого согласующего шлейфа при 2л > Z в зависимости от отношения
Za/Z
Коэффициент стоячей волны | Длина согласующего шлейфа, Х | Коэффициент стоячей волны | Длина согласуЕо-щего шлейфа, %. | |
1.5 : 1 | 0,165 | 0,325 | ||
2,0 : 1 | 0,190 | 0,310 | ||
2,5 : 1 | 0,210 | 0,290 | ||
3,0 : 1 | 0,225 | 0,280 | ||
4,0 : 1 | 0,230 | 0,270 | ||
5,0 : 1 | 0,235 | 0,265 | ||
6,0 : 1 | 0,240 | 0,260 | ||
8.0 : 1 | 0,245 | 0,255 | ||
10,0 : 1 | 0,250 | 10,0 | 0,250 | |
15,0 : 1 | 0,250 | 15,0 | 0,250 | |
20,0: 1 | 0,250 | 20,0 | 0,250 | |
В табл. 1-3. 1-4 указаны необходимые размеры шлейфа для получек ния точного согласования. Например, шлейф длиной ?./4 позволяет получить точное согласование при отношении Z/Zд (Z/Z), равном илн большем 10. Когда же это отношение меньше 10, то следует изменять длину шлейфа: разомкнутого - в сторону укорочения, а замкнутого- в сторону удлинения.
На графиках рис. 1-46 и 1-47 приведены необходимые данные для расчета параметров согласующего шлейфа при равенстве волнового сопротивления питающей линии и входного сопротивления согласующего шлейфа.
Если необходимо согласовать антенну с неизвестным входным сопротивлением с линией передачи, волновое сопротивление которой точно TSK же не известно, то следует подключить линию передачи к антенне без согласующего шлейфа и измерить КСВ. Измеренное значение КСВ даст нйм отношение Zд/2 или 2/2д Если известно, что 2д больше
ити меньше волнового сопротивления линии передачи, то длина А
шлейфа и положение места X подключения линии передачи могут быть определены непосредственно из кривых рис. 1-46 и 1-47.
Рис. 1-46. Длина разомкнутого согласующего шлейфа и положение точки подключения линии передачи в зависимости от отношения волнового сопротивления линии передачи к входному сопротивлению антенны,
- Только для I 2 = 7- - | ||||||||||||||
0,10 0,20 0,ЗС X
Рис. 1-47. Длина замкнутого согласующего шлейфа и положение точки подключения линии передачи в зависимости от отношения входного сопротивления антенны к волновому сопротивлению линии передачи.
Как уже сказано выше, необходи.мым условием применимости графиков является равенство волнового сопротивления линии передачи Z и волнового сопротивления согласующего шлейфа Z.
Для того чтобы определить больше или меньше входное сопро1ив-ление антенны 7д волнового сопротивления линии Z, необходимо заме-
рить высокочастотный ток непосредственно в точке подключения антенны и на расстоянии 1/4 /. от нее (рнс, 1-48). Если измеренное значение тока в точке / больше, чем в точке 2, то входное сопротивление а11тенны 2д иеньшг, чем волновое сопротивление линии питания Z, и наоборот.
При помощи четаертьЕОЛ нового У шлейфа можно соктасовывать не только
симлтстришые антенны, но и несимметричные. Наприлер, на рис. 1-49 показано согласование вибратора, питаемого на конце Так как на концах
©2(4)
Рис. 1-48. Измерительная схема для определения входного сопротпБлекия антенны 2д.
Рис. 1-49. Вибратор с питанием на конце и четвертьволновым согласующим шлейфом.
Еибраторг bcer/ia имеет место пучность напряжения, то входное сопротивление вибратора в нем больше волнового сопротивления
линии питания и, следовательно, для согласования в чтом случае всегда применяется замкнутый четвертьволновый шлейф.
Рис. 1-50. Конструктивное различие между четвертьволновым согласующим шлейфом н согласующим штырем,
а - замкнутый ?./4 согласующий ш-7ейф; О - замкнутый К/А согласу-лщнЯ штырь; о - разомкнутый согласу.ющий шлейф: г - разомкнутый согласующий штырь
Согласование антенны с линией можно производить и с помощью согласующего штыря, который отличается от четвертьволнового шлейфа только конструктивным исполнением (рис. 1-50).
Согласование с помощью штыря дает некоторые конструктивные преимущества. На.пример, если требуется согласовать антенну с вход-
ным сопротивлением 2д = 70 Ом с линией из ленточного кабеля, имеющего волновое сопротивление 280 Ом, то надо npocio на расстоянии X от точки подключения линии к антенне припаять штырь д,тиной Л - X. изготовленный из того же ленточного кабеля (рнс. 1-51).
В разбираемом примере Z > 2д, поэтому следует использовать разомкнутый шунт. Отношение 2/Z равно 4. Для указанного КСВ из рис. 1-46 находим, что длина А в этом случае приблизительно равна
0,23Я, а X - 0,075Х. Длина шунта при этом равна А - X - 0,230Л - - 0,075Х =- 0,155Я. Если антенна рассчитывается для диапазона 2 м (средняя длина волны 206 см), то размеры согласующего устройства будут:
1=70 Ом
205 см
Х=206 . 0,075= 15,45 см Л-206-0,155 = 31,93 см.
Рис. I-5I. Пример конструктивного оформления согласующего штыря.
Во всех рассмотренных примерах согласования с помощью четвертьволнового шлейфа предполагалось что согласующий отрезок линии является отрезком настроенной линии питания, имеющим в данном Случае длину А. При расчетах всегда следует учитывать коэффициент укорочения, который составляет: для двухпроводной линии с воздушной изоляцией - 0,975; линии из двух параллельных трубок с воздушкой изоляцией - 0,950; ленточных кабелей УКВ с сопротивлением 240-300 Ом - 0,800-840.
Следует помнить, что при отноигении 2д/2 (ZZ), превышающем 5, потери в проводах и диэлектрике за счет стоячих воли значительно возрастают. Б этом случае для согласующих устройств следует применять линии с достаточно большим диаметром проводников и хорошей изоляцие:.
1-9. Симметрирующие цепи
Почти все антенны, применяемые в диапазоне УКВ, симметричные, и поэтому для точного согласования их с линиями передачи сами линии передачи должны быть симметричными (ленточные кабели УКВ, экранированные двухпроводные линии, двухпроводные линии с воздушной изоляцие!!). Однако во многих случаях в качестве линии питания симметричной антенны целесообразно использовать коаксиальный кабель, который не обладает симметрией. При питании симметричной антенны по коаксиальном\ кабелю, даже при совпадении входного сопротивления атенны и волнового сопротивления кабеля, антенна нагружается кабелем несимметрично и в результате возникают уравнивающие токи, протекающие по внешней стороне оплетки кабеля. Кабель питания начинает излучать электромагнитные волны, что является паразитным излучением, искажающим диаграмму направленности антенны. Устройства которые позволяют подключать кабель к входным зажимам антенны
симметрично относительно зеЫли, называются симметрирующими устройствами.
Четвертьволновый симметрирующий трансформатор. Конструкция четвертьволнового симметрирующего трансформатора показана на рис. 1-52.
Подобная конструкция в основном применяется в диапазоне дециметровых волн 11 УКВ. Длина внешнего металлического проводника равна {Я/4)-0,95. Внешний диаметр D д-тя обычно применяемых коакси-гльных кабелей равен приблизительно 25-40 мм. Кабель проходит через центральное отверстие, просверленное в металлической шайбе, которая соединяет низ внешней трубки с оплеткой кабеля. Защитное покрытие кабеля снимается на длину kU от места его подключения к антенне. Верх внешней трубки закрывается шайбой, изготовленной т изолирующего материала, в центре которой просверливается отверстие для коаксиального кабеля. Для предотвращения проникновения
Изоляционная крышна-
Ка.5ель
{Х1)0,35
3: *
Рис. 1-52. Четвертьволновыйсим-мстрируюпщй трансформатор.
Mscmo соединения с оплеткой
Рнс. 1-53. Симметрирующий трансформатор.
влаги в трансформатор следует тщательно уплотнить его вход, для чего можно использовать полистнроловые стружки, растворенные в хлороформе.
Симметрирующий трансформатор. Особенно простым, применяемым также и в диапазоне коротких волн является симметрирующее устройство, изображенное на рис. 1-53.
Для такого устройства требуется только отрезок коаксиального кабеля с любым волновым сопротивлением (длина (Л..4) 0,95. Необходимо, чтобы диаметр отрезка кабеля равнялся диаметру основного кабеля. Нижний конец четвертьволнового отрезка кабеля закорачи-в;1ется и соединяется с оплеткой основного кабь/тя. Расстояние X не-кр1!Тично и можег составлять от 2 до 4 см.
На рис. 1-54 изображена более простая конструкция рассматри-вае.мо10 симметрирующего устройства, в которой вместо отрезка кабеля используется трубка, диаметр которой также должен быть равен диаметру кабеля питания.
Симметрирующий шлейф. На рис. 1-55 изображена конструкция симметрирующего ;илейфа, который, как нетрудно видеть, представляет coDOi разновидность с[1Мметрирующего устройства, рассмотренного выше. Симметрирующей шлейф отличается лишь тем, что кабель питания соответствующей длины (несколько больше Х/4}, очищенный от
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