 |
 |
 |
 |
чей волны (КСВ) *. Под этим коэффициентом понимается отношение наибольшего значения напряжения или тока к наименьшему. Это
к. п.д.
I I г-п-п Рис. 1-33. Коэффициент полезного действия по мощности линии передачи в зависимости от рассогласования между генератором и нагрузкой.
> | |||||||
1 | |||||||
Рис. 1-34. Номограмма для определения дополнительных потерь в лини» передачи за счет неточного согласования.
Потери при точном согласовании из-за потерь д линии передачи, дБ
означает, что в случае бегуш,ей волны КСВ равен 1, т. е. ток или напряжение имеют одинаковое значение по всей длине линии. Величина КСВ,
* Наряду с КСВ используется волны КБВ, равный 1/КСВ,
коэффициент бегущей
равная 2, является еще приемлемой в радиолюбительской практике. Кривая рис. 1-33 показывает, какого значения к. п. д. генератора можно достигнуть при различной степени согласованности нагрузки (различных значениях КСВ). Потери в линии завися и меняются в зависимости от степени отклонения режима питания от режима бегущей волны (рис. 1-34).
Для определения общих потерь в линии необходимо в первую очередь определить потери в линии на поглощение. Откладывая это значение по горизонтальной оси (рис. 1-34) и проводя прямую до пересечения с кривой, соответствующей определенному КСВ, находим на оси ординат значение потерь, возникающих в линии из-за плохого согласования.
Промышленностью изготовляются высокочастотные кабели и линии, имеющие следующие данные: несимметричные коаксиальные кабели, с волновым сопротивлением Z от 60 до 75 Ом; симметричные экранированные линии Z - 120 Ом; симметричные ленточные линии Z = 240 ~ 300 Ом.
Самодельные двухпроводные линии обычно и.меют волновое сопротивление от 300 до 600 Ом.
1-8. Согласующие и трансформирующие элементы
Обычно входное сопротивление антенны не соответствует волновому сопротивлению линий передачи, поэтому становится необходимым включение согласующих и трансформирующих элементов между вибратором и линией передачи. Ниже рассматриваются возможные виды согласования.
Т-образная схема согласования. Т-образная схема согласования наиболее просто выполнима в диапазоне УКВ и применяется при условии, что входное сопротивление антенны меньше, чем волновое сопротивление линии.
На рис. 1-35 изображена конструкция и даны размеры Т-образной схемы согласования. Сопротивление по длине полуволнового вибратора расхТределено таким образом, что на концах вибратора оно максимально (вспомним, что в центре полуволнового вибратора напряжение имеет минимум, а на концах вибратора и.меют место пучности напряжения, отсюда становится ясным принцип действия Т-образной схемы согласования).
Располагая подвижные хомутики симметрично относительно центра вибратора таким образсм, чтобы входное сопротивление оказалось равным волноБСму сопротивлению-чинии, получаем cornacoBaniic антенн с линией. Теоретически наиболее высокое входное сопротивление Т-образной схемы достигается при расположении хомутиков на концах диполя, но, как видно, при этом вибратор становится петлевым, имею-тшА. как известно, входное сопротивление 240-280 Он (рис. 1-36). Практически наибольшее входное сопротивление, получаемое при помощи Т-образной схемы, достигается при расположении хомутиков приблизительно на расстоянии л/4 др\г от друга. При увеличении расстояния между хомутиками сопротивление постепенно уменьшается до 240-280 Ом.
Можно увеличить сопротивление, получаемое при применении Т-образной схемы согласования, уменьшая диаметр провода <Ц по сравнению с диаметром провода d- и расстояние .межд проводникам!
Подвижные хомутики
S=!}mo,oiOo о,огк 12 а)
Полистирол
•Мания передачи
Рнс. 1-35. Т-образная схема согласования.
а - практическая конструкция; б - конструкинд подвижных хомутиков.
максимального
полноги
сапротавленая
Рис. 1-36. Подключение Т-образной схемы согласования в точках максимального входного сопротивления полуволнового вибратора.
Рис. 1-37. Т-образная схема согласования с симметричной линией передачи в виде двух коаксиальных кабелей.
V=om0,oi8oak | 1 1 1 | ||
-"2 | |||
Линия питания 600 Ом
Изаляи,аояныв распорка
Рис. 1-38. уобразная схема согласования для несимметричного кабеля.
Рис. 1-39. Л-образная схема согласования.
Т-образной схемой согласования проводится сог.асование любых симметричных линий передачи с волновым сопротивлением, большим, чем входное сопротивление антенны.
В случае, если требуется согласовать полуволновый вибратор (входное сопротивление около 70 Ом) с двухпроводным фидером с волновым сопротивлением 600 Ом, то размеры Т-образной схемы, см. (рис. 1-35) могут быть рассчитаны по приближенным формулам;
X
f 290
где / - частота, МГц.
Для подключения несимметричного коаксиального кабеля к Т-образной согласующей схеме его следует симметрировать. Один из возможных способов симметрирования изображен на рис. 1-37.
Для такого способа симметрирования необходимо спаять оплетки кабелей и подсоединить их к центру вибратора, а центральные жи,1ы соединить с проводником Т-образной схемы согласования. Следует учитывать, что волновые сопротивления кабелей необходимо сложить; например, если кабель имеет сопротивление 60 Ом, то волновое сопротивление подобного соединения (рис. 1-37) будет 120 Ом. Однако согласование несимметричного коаксиального кабеля более просто осуществляется с помощью у-образной схемы согласования.
у-о6разная схема согласования. При согласовании с помощью V-образной схемы несимметричный кабель подключается к вибратору по несимметричной схеме (рис. 1-38). Как и Т-образная схема согласования, у-образная схема применяется только тогда, когда сопротивление излучения вибратора меньше, чем волновое сопротивление кабеля питания.
Широко применяемой схемой сог-часования является видоизмененная Т-образнаа схема согласования, известная как Д-образная схема согласования.
Д-образная схша согласования по принципу работы ничем не отличается ог Т-образной схемы согласования. Конструктивно 4-образная схема согласования выполняется из канатика и поэтому особенно часто применяется в диапазоне коротких волн (рис. 1-39) *.
Соотношение X : D дол1кно приблизи1ельно равняться 1 : 1,25. При согласовании полуволнового вибратора с линией, имеющей волновое сопротивление 600 Ом, и соблюдении вышеуказанного соотношения можно применять приближенные формулы, в которых размеры X и D указаны в сантиметрах и частота / - в мегагерцах;
3-600
для антенн коротких волн;
для антенн УКВ:
3 450 /
4510
* Такая схема питания называется еще параллельной или шунтовой,
Если волновое сопротивление л!111ии передачи меньше, чем 600 Ом, то следует уменьшить расстояние между точками подсоединения схемы согласования. Коаксиальный кабель подсоединяется несимметрично (рис. 1-40).
Рис. 1-40. Несимметричная схема согласования для коаксиального кабеля.
Приведенные схемы согласования не позволяют совершенно точно согласовать антенну с линией, т. е, получить КСВ = 1. Это объясняется тем, Что проводники, соединяющие линию питания с вибратором, имеют большее или меньшее индуктивное сопротивление. Однако на практике при тщательном выполнении согласования возможно получение КСВ = 1,5.
Экспериментальный подбор точки подключения схемы согласования довольно трудно осуществить в диапазоне KB, где проволочные антенны обычно подвешиваются довольно высоко. Поэтому, когда приблизительно известно входное сопротивление симметричного вибратора, для согласования выгоднее при.менять четвертьволновый трансформатор.
Четвертьволновый трансформатор. Между волновым сопротивле нием 2 согласующего четвертьволнового отрезка двухпроводной линии, ко входу которого подключено сопротивление Zbx, а к выходу - сопротивление 2цух. можно установить следующее соотношение:
Зная входное сопротивление применяемой .ihhhh передачи и вход-
1юс сопротивление вибратора, можно рассчитать необходимое для согласования волновое сопротивление четвертьволнового трансформатора.
На рис. 1-41 изображено конструктивное исполнение четвертьволнового трансформатора.
Такая схема согласования может применяться для всех симметричных антенн при условии, что требуемое значение Z можно конструктивно реализовать.
Для четвертьволновых трансформаторов можно применять и высокочастотные линии, однако при этом возрастают потери. Параллельное соединение линий позволяет получать различные волновые сопротииле-ния. Например, для получения волнового сопротивления 140 Ом можно параллельно соединить два Л/4 отрезка ленточной линии с волновым сопротивлением 280 Ом. Параллельное соединение линии с волновым сопротивлением 240 Ом и линии с волновым сопротивлением 300 Ом позволяет получить волновое сопротивление:
240 300 240-г 300
[33 Ом.
Следует помнить, что параллельно соединенные линии должны как можно меньше влиять друг на друга {должны быть разнесены по возможности дальше друг от друга в пространстве), и, кроме того,
следует учитывать коэффициент укорочения ленточных линий, который обычно равен 0,82.
При помощи четвертьволнового трансформатора возможна также компенсация реактивного сопротивления при укорочении или удлинении четвертьволновой линии.
Недостатком четвертьволнового трансформатора является то, что трудно осуществить пополнительную корректировку согласования.
Рис. 1-41. Четвертьволновый трансформатор.
Рис. 1-42. Конструкция четвертьволнового трансформатора с переменным волновым сопротивлением.
а - вид спереди: б - вид в - эскиз крепления трубок.
сбоку.
Линия питания произдольной длины V.
Изоляторы
, Изолятор
Угл15леиив Зле крепления тру5кЧ меньшего диаметра
Для этой цели необходимо и.меть возможность в небольших пределах изменять волновое сопротивление трансформирующего отрезка линия.
В диапазоне УКВ для изменения волнового сопротивления при.че-bhQ--p. конструкция, изображенная на рис. 1-42, Левая трубка может передвигаться в двух поперечных ше.1ях сделанны.х е основании 50- 20 см из картона или фанеры. Правая Tpv6Kd жестко крепится на основании я может закрепляться в трех положениях для чего преду-."мотрены три Отверстия в правой части основания. Такое крепление
1 рубок трансформируюш,ей линни позволяе! изменять расстояние между ними плавно и скачками. Трубки крепятся к основанию на изааи-р\[сщих стойках, которые приспособлены д.чя крепления к ним трубок
2 К. Ротламнель 33
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