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:

Особенности почек помогают легче переносить высоту 18.01.2025

Высокогорные регионы всегда привлекали внимание исследователей, изучающих, как человек адаптируется к жизни в условиях разреженного воздуха. Недавнее исследование группы ученых из Университета Маунт-Ройал в Канаде, возглавляемое доктором Тревором Деем, проливает свет на важную роль почек в акклиматизации к большим высотам. Работы канадских ученых объясняют, почему представители народности шерпа, которые веками живут в высокогорных районах Тибета, значительно лучше переносят высокогорье. В своем исследовании ученые наблюдали за дыханием и составом крови участников во время их подъема на высоту 4300 метров в Гималаях, в Непале. Эксперимент проводился с участием двух групп: одна состояла из жителей низменностей, не привыкших к горной среде, а другая - из шерпов, чей организм приспособлен к жизни на большой высоте. Основное различие между этими группами было в том, как их организмы реагировали на дефицит кислорода в воздухе. У шерпов наблюдалась более быстрая и масштабная адаптация к ...>>

Производство электричества с помощью термоядерного синтеза 18.01.2025

Американская компания Commonwealth Fusion Systems (CFS) нацелена на создание первой в мире термоядерной электростанции, способной подключаться к электрической сети. Этот амбициозный проект, известный как ARC (Affordable, Robust, Compact), будет построен вблизи города Ричмонд, штат Вирджиния. В соответствии с планами, новая электростанция сможет производить до 400 мегаватт чистой энергии, что вполне хватит для обеспечения электричеством 150 тысяч домохозяйств. Прогнозируется, что станция начнет работу в 2030-х годах. Принцип работы термоядерной электростанции основан на процессе термоядерного синтеза, который происходит в ядре звезд. В отличие от традиционной атомной энергетики, где используется деление ядер атомов с образованием радиоактивных отходов, термоядерный синтез создает в качестве побочного продукта безопасный гелий. Для того чтобы удерживать плазму с температурой свыше 100 миллионов градусов Цельсия, установка будет использовать мощные магнитные поля. Тем не менее, н ...>>

Экологическая защита для овощей и фруктов 17.01.2025

Исследователи из женского колледжа Шри Нараяна в Колламе, Керала, Индия, разработали инновационный способ продления свежести фруктов и овощей. Группа под руководством Пурнимы Виджаян предложила использовать съедобное покрытие, созданное на основе целлюлозных нановолокон (CNF), полученных из луковой шелухи. Этот подход не только продлевает срок хранения продуктов, но и способствует их безопасности благодаря включению нанокуркумина, известного своими антимикробными свойствами. Основным компонентом покрытия являются CNF, полученные из переработанных отходов лука. Эти нановолокна соединяются с синтетическим биополимером, который улучшает структуру покрытия, устраняя проблемы с водостойкостью и термической стабильностью, ранее свойственные материалам на основе CNF. Кроме того, добавление нанокуркумина усиливает антимикробные свойства покрытия, делая его особенно эффективным для предотвращения порчи. Для проверки эффективности этой разработки ученые провели эксперимент с апельсинами. П ...>>

Случайная новость из Архива Высокоэффективная камера с датчиком глубины 18.08.2017 Компания Qualcomm готовится к развертыванию камер нового поколения для экосистемы Android. Компания добавила три новых модуля в свою программу Spectra Module, позволяющую производителям использовать готовые системы камер в своих продуктах. Речь идет о фронтальном сканере радужной оболочки глаза, системе машинного зрения начального уровня и системе машинного зрения высшего качества. Последние две предлагают пассивные и активные технологии чувствительности к глубине, соответственно, опирающиеся на переработанную архитектуру процессора цифровой обработки сигнала (ISP) Spectra второго поколения. Среди трех новых модулей, конечно, наиболее интересна продвинутая система машинного зрения. Решение способно активно отслеживать изменения глубины картинки с помощью инфракрасного источника света, инфракрасной камеры и 16-Мп (или 20-Мп, в зависимости от конфигурации) камеры. Лампа излучает свет, создающий точечный шаблон (используется особый фильтр), а инфракрасная камера считывает эту структуру. Затем процессор анализирует искривление точек на поверхности объектов и расстояние между точками, создавая на основании этого довольно точную карту глубины. Благодаря применению инфракрасного освещения система может работать и в темноте. Система довольно точно способна в реальном времени создавать объемную картинку. Модуль создает картинку, задействуя 10 тысяч точек, и способен отличать расстояние между соседними точками от 0,125 мм, создавая, таким образом, весьма детализированную карту глубины, на относительно близком расстоянии. Qualcomm считает, что в перспективе технологии оценки глубины изображения будут играть все большую роль в мобильной электронике. И это действительно так, ведь вариантов применения таких возможностей масса. Наиболее распространенный - искусственное создание "портретного" эффекта малой глубины резкости на фотографиях. Также технология может применяться для точного определения лиц, распознавания и идентификации, реконструкции 3D-объектов, более точной дополненной реальности, картографии и т.п.

Другие интересные новости:

▪ Робот-телефон

▪ Новое покрытие меняет свойства стекла

▪ Употребление рыбы и старение мозга

▪ Первая в мире автодорога из солнечных батарей

▪ В недрах Земли обнаружили миллиарды тонн алмазов

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Электрические счетчики. Подборка статей

▪ статья Альфред Джозеф Хичкок. Знаменитые афоризмы

▪ статья Сколько людей жило на нашей планете за всю историю человечества? Подробный ответ

▪ статья Машинист передвижного бетоносмесителя (автобетоносмесителеля). Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Инфракрасный выключатель с пультом дистанционного управления. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Загадки логические

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025