Возбуждение проволочного вибратора коаксиальным фидером

В диапазоне УКВ коаксиальные фидеры имеют преимущества перед открытыми двухпроводными линиями, поэтому представляет интерес возможность возбуждения вибраторов коаксиальными фидерами.

Поскольку такие фидеры несимметричные, необходимо принять меры к сохранению симметрии в вибраторе. Если этого не сделать, то в той половине вибратора, которая присоединена к внутреннему проводу фидера, пройдет больший ток, чем в другой половине, за счет некоторого тока, ответвляющегося с внутренней поверхности внешнего провода фидера на его наружную поверхность. Этот ток, протекающий по наружной оболочке фидера, вызывает антенный эффект и тем самым искажает диаграмму направленности антенно – фидерного устройства. К тому же происходит расстройка вибратора, из – за чего изменяется его входное сопротивление.

Симметрирующее устройство типа U-колена. В случае возбуждения вибратора гибким коаксиальным кабелем симметрирование производят с помощью U – колена (рисунок 7.32). Рассмотрим два примера включения U – колена в схемы приемных телевизионных антенн.

1. Внутренний провод коаксиального фидера Фд₁ (Z_вф = 75 Ом) (рисунок7.32, а), идущий от приемника, разветвляется на два отрезка: Фд₂ длиной l ' = Λ₀/4 и Фд₃ длиной 3Λ₀/4, где Λ₀ = λ₀/ – длина волны в фидере; λ₀ - средняя длина волны принимаемого телевизионным каналом сигнала, вычисленная для воздуха; ε – относительная диэлектрическая проницаемость материала, заполняющего фидер.

Свободные концы отрезков фидера подключаются к линейному полуволновому вибратору. Так как вибратор питается в пучности тока то его входное сопротивление равно 73 Ом и каждая половина вибратора имеет относительно земли сопротивление 36,5 Ом. Через отрезки фидеров Фд₂ и Фд₃ любое из этих сопротивлений трансформируется к сечению А в сопротивление /36,5 = 75²/36,5 = 150 Ом. Следовательно, фидер Фд₁ в сечении А нагружен на сопротивление 150/2 = 75 Ом = Z_вф, что и требуется для согласования.

Рисунок 7.32 – Симметрирующие устройства типа U-колена

Так как длина пути тока к одной половине вибратора больше, чем к другой, на Λ₀/2, то полярность потенциалов в точках а, b вибратора противоположная и этим достигается полная симметрия выходного напряжения относительно земли.

В схеме на рисунке 7.32,б нагрузкой фидера Фд₁, является петлевой вибратор, и поэтому они соединяются при l ' = 0, точнее, фидер Фд₁ подключается к одному зажиму вибратора b, а через U-колено Фд₂ длиной Λ₀/2 соединяет зажим b с другим зажимом а. Оплетки всех отрезков фидера, как и в предыдущей схеме, замыкаются между собой и в месте подключения к приемнику заземляются.

Так как входное сопротивление петлевого вибратора 293 Ом, то между точкой а или b и землей сопротивление равно 293/2 = 146,5 Ом. Полуволновый шлейф Фд₂ передает без изменения сопротивление из а в b. Следовательно, в сечении b приемный фидер Фд₁, замкнут на сопротивление 146,5/2 = 73,25 Ом = Z_вф, т. е. имеет место согласование.

Задача возбуждения несимметричных вибраторов коаксиальной линией решается сравнительно просто, так как в данном
случае не требуется симметрирования вибратора. Например, для возбуждения петлевого четвертьволнового вибратора (1 на рисунке 7.33, а) достаточно, чтобы этот вибратор служил продолжением внутреннего провода коаксиальной линии (3), затем в точке b замыкался на проводящую плоскость (2) и, наконец, внешний провод линии соединялся с этой плоскостью в начале вибратора (точки а).

Общий недостаток устройств, показанных на рисунках 7.31 – 7.33, а – их узкополостость.

Утолщение вибратора приводит к уменьшению его волнового сопротивления, а это сглаживает изменения активной и реактивной составляющих входного сопротивления вибратора при расстройке. Ярким примером тому служит дискоконусная антенна (рисунок 7.33, б). Диск (1) соединяется с внутренним проводом (3), а полый конус (2) - с наружным проводом коаксиального фидера (4).

Рисунок 7.33 – Схемы возбуждения коаксиальной линией петлевого (а), и

дискоконусного (б) несимметричных вибраторов

При достаточно большом угле 2ψ = 25...60° k_св в фидере близок к единице и диаграмма направленности, имеющая форму восьмерки с максимумом в горизонтальной плоскости, изменяется незначительно, даже если частота изменяется более чем в два раза. Дискоконусный вибратор применяется как самостоятельная антенна на метровых и дециметровых волнах и в качестве облучателя антенн сантиметровых волн.

Симметрирующие устройства при возбуждении вибратора жесткой коаксиальной линией. На более коротких волнах УКВ диапазона вплоть до сантиметровых, применяются схемы возбуждения с двумя узкими четвертьволновыми продольными щелями во внешнем проводе коаксиальной линии (рисунок 7.34).

Рисунок 7.34 – Схема возбуждения вибратора жесткой коаксиальной линией

Дата добавления: 2017-02-01