Физика \ Антенны и устройство СВЧ

Основные электрические параметры антенн. Эффективная площадь антенны А, страница 55

Общими требованиями, предъявляемыми к любой фидерной пинии, являются:

а) возможность передачи широкого спектра частот с малым затуханием (высокий к.п.д.);

б) передача возможно большей мощности при малых габаритах; в) хорошая защищенность от внешних источников помех;  г) малый антенный эффект;  

д) простота конструкции.

Основные электрические параметры фидерных линий

Фидер любого типа обладает наилучшими характеристиками, если в нем обеспечивается режим, близкий к режиму бегущих волн, Действительно, в случае, когда коэффициент бегущей волны  в фидере равен единице, передача энергии происходит при самом низком напряжении (можно передать по фидеру наибольшую мощность).

В режиме бегущих волн минимальными оказываются потери в фидере (максимальное значение приобретает к.п.д.). Кроме того, облегчается решение задачи согласования, так как входное сопротивление фидера в режиме бегущих волн не зависит от его длины.

Рассмотрим вопрос о к.п.д. фидера ().

На рис.I показана схема фидера длиною , нагруженного на комплексное сопротивление ZH , режим в котором характеризуется некоторым значением коэффициента бегущей волны .

От генератора к нагрузке распространяется падающая волна, энергия которой частично поглощается нагрузкой, а частично в виде отраженной волны распространяется в обратном направлении. Мощность, поглощаемую нагрузкой, можно представить формулой

После подставки выражения (2) и (3) в (1)

Аналогично мощность, отдаваемую генератором в линию, можно представить формулой

Подстановка выражений (6) и (7) в (5) дает

Таким образом,

В режиме бегущих волн  р = 0 и

С учетом формулы (9), а также после замены |р | на  пользуясь соотношением  окончательно получим

На рис.2 приведены зависимости  от  для фидеров с различными значениямиу .  Ход этих кривых свидетельствует о том, что с точки зрения получения высоких значений   нет необходимости добиваться режима бегущей волны (=1):  если  выполняется неравенство 0,5, то можно полагать, что =



Достаточная электрическая прочность фидера будет обеспечена, ее ли в наиболее опасном месте значение градиента не превышает допустимого, т.е.                                                             E<Eдоп

На рис.3 показаны кривые распределения тока и напряжения в фидере. Наиболее опасным с точки зрения электрической прочности является сечение  , так как в нем имеет место максимум напряжения .  Ввиду того, что в сечении  расположен также и минимум тока, мощность можно выразить соотношением

где , Iмин- действующие значения напряжения и тока в сечении  . В то же время

и, таким образом,

Подставим (12) и (11) дает

и, таким образом,

При бегущей волне     = Iи

имеет минимальное значение   U

выражение (14) (15), получим

Рис.4 показана зависимость  от  .  Из графика видно, что по мере снижения   величина  возрастает: если  упадет в линии до величины 0,25, это приведет к возрастанию   в два раза; снижение     до значения 0,04 приведет к увеличению  в 5 раз.

УСТРОЙСТВО И КОНСТРУКЦИИ ФИДЕРОВ

Все известные типы фидерных линий (рис.5) можно подразделитъ на открытые и закрытые.

К открытым фидерным линиям относятся: а) двухпроводные фидеры (рис.5,а); б) четырехпроходные фидеры (рис.5,б); в) фидеры в поверхностной волной: диэлектрические волноводы (рис.5,в), провода с диэлектрическим покрытием (рис.5,г) и провода с замедляющими структурами (рис.5,д); г) полосковые линии (рис.5,е).

К закрытым фидерным линиям относятся: а) радиочастотные кабели: коаксиальные (рис.6) и двухпроводные экранированные (рис.7); б) волноводы.

Каждый из перечисленных типов фидерных линий в свою очередь может быть разбит еще на несколько видов в зависимости от назначения и конструктивного оформления.

Скачать файл