Способы симметрирования антенн. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Антенны. Измерения, настройка и согласование

 Комментарии к статье

Многие KB и УКВ антенны, в частности телевизионные, относятся к классу симметричных антенн. При питании таких антенн через коаксиальный фидер их работа во многом зависит от выполнения переходных симметрирующих устройств. Однако нередко радиолюбители, изготовляя антенну, вообще не делают таких устройств или конструируют их неправильно, исходя из ошибочных рекомендаций, которые встречаются в некоторых популярных книгах по антенным устройствам.

В настоящей статье описаны способы симметрирования антенн и свойства некоторых симметрирующих устройств, а также даны рекомендации по их выполнению.

Непосредственное присоединение коаксиального фидера к симметричной антенне (например, к диполю) нарушает симметрию токов в ней и приводит к появлению тока на наружной поверхности экрана фидера, то есть вызывает появление антенно-фидерного эффекта. На рис. 1,a показано такое соединение диполя с фидером. При этом выходное напряжение фидера приложено не только к входным зажимам 1-2 симметричного вибратора, но также и к одному зажиму 2 и экранирующей оболочке 3 фидера.

Рис.1

Напряжение между зажимами вибратора вызывает в нем симметричные токи, замыкающиеся с одной половины вибратора на другую, как показано на рис. 1,а сплошными стрелками. Напряжение между правой половиной вибратора и оболочкой кабеля вызывает дополнительный ток, показанный пунктирными стрелками. Появление этого тока приводит к излучению (приему) фидером электромагнитной энергии, что нарушает симметрию токов в антенне и в итоге искажает диаграммы направленности.

На рис. 1,б приведена эквивалентная схема симметричной антенны с непосредственно подключенным коаксиальным фидером, где антенна изображена в виде сопротивления Rн нагрузки выходных зажимов генератора или потребителя (передатчика или приемника). Как видно из схемы, один из этих зажимов будет соединен не только с сопротивлением нагрузки Rн, но и с землей через конденсатор С, обкладками которого являются вибратор антенны и экранирующая оболочка фидера. Таким образом, симметрия антенны нарушится. Поэтому для соединения коаксиального фидера с симметричной антенной используют специальные переходные устройства, называемые также симметрирующими, благодаря которым достигается электрическая симметрия каждой половины антенны относительно экранирующей оболочки фидера.

Переходное устройство типа "запирающий стакан" показано на рис. 2,а.

Рис.2

В этом устройстве входные зажимы 1-2 вибратора антенны непосредственно подключаются к внутреннему и внешнему проводникам коаксиального кабеля, который размещен внутри металлического стакана В по его оси так, что стенки стакана и экранирующая оболочка Б кабеля образуют коаксиальную линию с волновым сопротивлением r (формулы для расчета волновых сопротивлений коаксиальных и двухпроводных линий приведены в журнале "Радио" N 11 за 1962 г.). Входное сопротивление этой линии между точками 2 и 3 равно:

При l=l/4 величина Z2,3 велика, ток от точки 2 к точке 3 не потечет, и токи на обеих сторонах антенны будут равны. Если же длина l стакана В будет отлична от l/4, то Z2,3 не будет велико и, как это видно из эквивалентной схемы рис. 2,б, симметрия нарушится: в точке 2 часть тока будет ответвляться на землю и напряжения между землей и точками 1-2 уже не будут равны и противофазны. Поэтому рабочая полоса частот такого симметрирующего устройства невелика. Обычно она не превышает 10% от значения основной частоты, на которую спроектировано устройство.

Рис.3

Полоса частот симметрирующего устройства со стаканом может быть увеличена путем введения второго отрезка коаксиальной линии с таким же волновым сопротивлением, что и стакан (рис. 3,а). При этом, как видно из эквивалентной схемы (рис. 3,б), сопротивления точек 1 и 2 относительно земли будут равны, независимо от их величины, то есть Z1,2=Z2,3. Благодаря этому питание антенны будет симметрично в широкой полосе частот. Различие между устройствами, приведенными на рис.3 и рис.4, заключается в том, что в последнем два элемента (Б и Б') помещены рядом, образуя замкнутую на конце двухпроводную линию.

Входное сопротивление этого симметрирующего устройства равно

где r'- волновое сопротивление двухпроводной линии.

Симметрирующее устройство рис.4 просто по конструкции, работает в широкой полосе частот и в любительской практике употребляется наиболее часто. Одним из проводников этого симметрирующего устройства является экранирующая оболочка коаксиального фидера (элемент Б), в качестве второго (элемент Б') могут быть взяты либо отрезок кабеля, из которого выполнен фидер, либо трубка равного ему диаметра. Основное преимущество этого устройства перед предыдущим (рис.3) - вдвое меньшая длина.

Рис.4На рис.2,3 и 4: А - внутренняя жила коаксиального кабеля,
Б и Б'-наружная оплетка кабеля, B и B'- металлические стаканы.

Схема симметрирующего устройства типа "U-колено" показана на рис.5,а. Здесь центральный провод основного коаксиального фидера присоединяется к зажиму 1 левой половины вибратора. От этой же точки напряжение к зажиму 2 правой половины вибратора подается через отрезок кабеля длиной l/2, где l - длина волны в кабеле (с учетом укорочения). Фаза напряжения при прохождении участка кабеля длиной l/2 сдвигается на 180°, поэтому к зажимам вибратора подводится требуемое противофазное напряжение. Экранирующие оболочки кабелей соединены между собой.

Рис.5

Автор: Инж. К. Харченко; Публикация: Н. Большаков, rf.atnn.ru

Смотрите другие статьи раздела Антенны. Измерения, настройка и согласование.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Кислотность океана разрушает зубы акул 03.10.2025

Мировые океаны выполняют важнейшую функцию - они поглощают около трети углекислого газа, выбрасываемого в атмосферу. Это помогает замедлять темпы глобального потепления, но имеет и обратную сторону. Растворяясь в воде, CO2 образует угольную кислоту, которая повышает концентрацию водородных ионов и приводит к снижению pH. Вода становится более кислой, а последствия этого процесса уже заметны для морских экосистем. Средний показатель кислотности океана сейчас равен примерно 8,1, тогда как еще недавно за условную норму брали значение 8,2. По прогнозам, к 2300 году уровень может упасть до 7,3 - это сделает океан почти в десять раз кислее нынешнего состояния. Для обитателей морей подобные изменения означают не просто сдвиг химического равновесия, а реальную угрозу физиологическим процессам, начиная от формирования раковин у моллюсков и заканчивая охотничьим поведением акул. Чтобы выяснить, как именно кислотная среда отражается на зубах акул, группа немецких исследователей провела эксп ...>>

Почтовый космический корабль Arc 03.10.2025

Космические технологии становятся частью инфраструктуры, способной повлиять на логистику, медицину и даже военную сферу. Идея использовать орбиту как глобальный склад для срочных поставок звучала еще недавно как научная фантастика, но стартап Inversion пытается превратить ее в практическое решение. Компания Inversion появилась в начале 2021 года благодаря Джастину Фиаскетти и Остину Бриггсу, которые на тот момент были студентами Бостонского университета. Их замысел состоял в том, чтобы сделать возможной доставку грузов не только через спутниковые сети данных, но и в буквальном смысле - физических предметов. В основе лежит простая мысль: если космос обеспечивает доступ к любой точке Земли, то и грузы должны перемещаться тем же маршрутом. Уже за три года работы команда из 25 специалистов успела построить демонстрационный аппарат "Ray". Его запуск состоялся в рамках миссии SpaceX Transporter-12. Устройство весом 90 килограммов проверяло ключевые технологии Inversion, включая двухком ...>>

Лазерное обогащение урана 02.10.2025

Ядерная энергия остается одним из ключевых источников стабильного электричества, особенно для стран с растущими потребностями в энергоснабжении. Однако обеспечение бесперебойных поставок топлива для атомных станций требует современных технологий обогащения урана, которые одновременно эффективны и безопасны. Американская компания Global Laser Enrichment (GLE) делает значительный шаг в этом направлении, завершив масштабное тестирование лазерной технологии обогащения урана. Демонстрационная программа была проведена на объекте в Уилмингтоне, Северная Каролина. Тестирование технологии SILEX (Separation of Isotopes by Laser EXcitation), разработанной австралийской Silex Systems, стартовало в мае 2025 года и продлится до конца года. В ходе экспериментов компания планирует получить сотни фунтов низкообогащенного урана (LEU), который может быть использован в качестве топлива для атомных электростанций. GLE была создана в 2007 году для коммерциализации лазерных методов обогащения урана в С ...>>

Случайная новость из Архива 1600W зарядные устройства с версией для 19" стойки 31.12.2016 Компания Mean Well разработала две серии источников питания (RPB-1600 и RCB-1600) адаптированных для зарядки аккумуляторных батарей повышенной емкости кислотно-свинцовых и литий-ионных (Li-Ion) электрохимических систем. По основным параметрам и возможностям обе серии схожи, а отличия заключаются в способе монтажа/установки и в максимальном количестве параллельно соединяемых блоков. Все блоки обеих серий обладают одинаковой высотой корпуса 1U (41 мм). Серия RPB-1600 изготавливается в "обычном" исполнении с возможностью параллельного подключения до 3 шт (до 4800 Вт), а серия RCB-1600 устанавливается в 19" Rack стойку с возможностью параллельного соединения до 5 шт в одном модуле (до 8000 Вт). Серия RCB-1600 содержит встроенные OR-ing транзисторы благодаря которым можно производить горячее подключение отдельных блоков в системе. Блоки питания имеют встроенный интерфейс управления I2C (протокол PMBus) и позволяют устанавливать требуемые значения напряжения и тока в широких пределах. Устройства обеспечивают 3-х ступенчатый режим зарядки аккумуляторных батарей постоянным током/напряжением с изменяющимися по определенному алгоритму значениями. Для установки серии RCB-1600 в стойку имеются специальные корзины/шасси RHP-1UI-A и RHP-1UT-A с необходимыми разъемами и отличающиеся способом подключения сети 230 В (через разъемы IEC320-C14 или через винтовое соединение). Источники питания предназначены для применения в различных системах аварийного питания (телекоммуникация, дата-центры), для зарядки аккумуляторов на электротранспорте, для систем электролиза и других приложений, где требуется стабильный контролируемый ток повышенного значения.

Другие интересные новости:

▪ Расшифрован язык орангутангов

▪ Бактерия вызывает дождь

▪ Влияние поиска смысла жизни на зависимость от смартфона

▪ Антибактериальный материал на основе паутины

▪ Код супербриллиантового синтеза

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Жизнь замечательных физиков. Подборка статей

▪ статья Истина в вине. Крылатое выражение

▪ статья Есть ли глаза у морской звезды? Подробный ответ

▪ статья Станочник-распиловщик и оператор на автоматических и полуавтоматических линиях в деревообработке, занятый раскроем плит и листовых материалов. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Простой многоточечный термометр. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Исчезающие монеты. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025