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:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Случайная новость из Архива Северный полюс движется в Россию 20.01.2013 Первым установил местонахождение Северного магнитного полюса британский исследователь Джеймс Росс, достигший географического Северного полюса в 1831 году. В наше время экспедиции не обязательны, за магнитным полюсом следят геофизические спутники. Как показали совместные франко-канадские исследования, с середины 1990-х годов дрейф Северного магнитного полюса ускорился более чем втрое. Полюс движется с севера Канады в Россию со скоростью 55 километров в год, а раньше эта скорость составляла 15 километров в год. Расстояние, пройденное полюсом за последние 18 лет, равно пройденному за предыдущие полтора века. Причины этого ускорения неясны.

Другие интересные новости:

▪ Акустический левитатор

▪ Буйволы в Германии

▪ Микросхема тройного видеодрайвера FMS6418A

▪ Глобальная спутниковая карта тропических лесов

▪ GaAs-солнечные батареи для крыш электромобилей

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта И тут появился изобретатель (ТРИЗ). Подборка статей

▪ статья Организационное поведение. Шпаргалка

▪ статья Какие змеи ядовитые? Подробный ответ

▪ статья Менеджер по работе с клиентами. Должностная инструкция

▪ статья Дозиметр солнечной радиации. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Триллер. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025