Основные электрические параметры антенн. Эффективная площадь антенны А, страница 58

На рис. 16,а показано симметрирующее  устройство  типа  "четвертьволновый стакан". Оно представляет собой металлический цилиндр длиною , охватывающий с небольшим зазором наружную оболочку коаксиального кабеля. Нижняя часть цилиндра закорочена на оболочку кабеля. Полость, образованную цилиндром и оболочкой кабеля, можно рассматривать, как коаксиальную  линию, короткозамкнутую на конце. Входное сопротивление такой линии оказывается очень большим.                                                        

На рис.16,б изображена эквивалентная схема  стакана, на которой в виде сопротивлений  показаны сопротивления плеч вибратора, одно из которых зашунтировано короткозамкнутым отрезком линии.                                                                 

Входное сопротивление антенны с учетом  стакана (сопротивление нагрузки на конце коаксиального фидера)

где  Z_ц- входное сопротивление  стакана,

Z_ц - волновое сопротивление  стакана.

Для того чтобы имело место симметрирующее действие стакана, должно выполняться условие

При этом сопротивления плеч вибратора почти одинаковы: , и токи   I₁ и  I₂ примерно равны друг другу. Такие условия, однако, могут выполняться лишь в узкой полосе частот, когда длина стакана l (рис.16,б). Поэтому    стакан является узкополосным симметрирующим устройством.

При реализации  стакана не следует применять чрезмерно узких зазоров между внутренней поверхностью стакана и внешней оболочкой фидера.

На рис.17,а показано симметрирующее устройство, которое называется симметрирующей  приставкой, а на рис.17,б изображена его эквивалентная схема. К точке А левого плеча вибратора присоединяется непосредственно оболочка коаксиального фидера, а к точке Б правого плеча подключается центральная жила. Между зажимами вибратора АБ включена симметрирующая приставка: отрезок короткозамкнутой двухпроводной линии, провода которой образованы оболочкой фидера и металлическим стержнем, диаметр которого равен диаметру оболочки.

Таким образом, обе половины вибратора оказываются в одинаковых условиях, но к зажимам вибратора подключен отрезок короткозамкнутой линии.

В общем случае (рис.17,б) входное сопротивление

где     Z_onp- волновое сопротивление симметрирующей приставки.

Симметрирующая приставка является диапазонным симметрирующим устройством: при работе в широкой полосе частот симметрия питания не нарушается. Однако при этом падает входное сопротивление из-за шунтирующего действия приставки.

Вблизи резонансной частоты, когда , симметрирующая приставка не трансформирует сопротивление (Z_вх оказывается равным Z_A).

Симметрирующие приставки находят широкое практическое использование на дециметровых и метровых волнах (антенны самолетных радиовысотомеров, антенны телевизионных приемников и ДР.).

На рис.18, а показано щелевое  симметрирующее  устройство. Оно представляет собой отрезок жесткого коаксиального кабеля, в котором прорезаны две  диаметрально противоположные щели. Плечи вибратора присоединяются в концам разрезанной оболочки кабеля.

Принцип работы щелевых симметрирующих устройств и их трансформирующее действие весьма сложны.

На рис.18,б и в показаны эквивалентные схемы щелевого симметрирующего устройства: трехпроводная линия начинается в точках 45 (на расстоянии  от точек подключения вибратора) и заканчивается в точках 213, где подключен вибратор. Для анализа работы щелевых симметрирующих устройств пользуются теорией несимметричных связанных линий, разработанной Пистолькорсом. Из рассмотрения симметрирующего устройства такого типа видно, что оно определенным образом трансформирует сопротивление вибратора Z_А на вход коаксиального кабеля (точки 45). В случае, когда длина щелей равна , можно получить для входного сопротивления формулу

Величина 2(Z₀₁₁-Z₀₁₂)=Z_оэ может быть названа эквивалентным волновым сопротивлением устройства (Z₀₁₁ - собственное волновое сопротивление центрального проводника трехпроводной линии, Z₀₁₂- взаимное волновое сопротивление центрального и левого проводников). В случае трехпроводной линии из одинаковых цилиндрических проводов эта величина равна