Ливия передачи может быть образована параллельными проводами, пластинами, коаксиальными или другими проводниками, разделенными изоляторами. В любительских условиях наибольшее распространение получили коаксиальные и двухпроводные симметричные линии. На рис. 15 показаны графики, которые позволяют выбрать геометрические размеры для построения линий по заданному волновому сопротивлению или определить последнее по геометрическим размерам имеющейся линии с воздушным заполнением.
В коаксиальной линии, состоящей из внутреннего и внешнего проводников (внешней концентрической оболочки), электромагнитное поле сосредоточено внутри линии. Внешний проводник выполняет роль экрана и поэтому в таких конструкциях нет потерь на излучение. Двухпроводная линия не имеет этого свойства. С ростом частоты у нее увеличиваются потери на излучение. Для уменьшения потерь двухпроводные линии иногда помещают в экран либо стремятся уменьшить их длину.
Во всем диапазоне УКВ для передачи электромагнитной энергии на значительные (по сравнению с l) расстояния применяют, как правило, гибкие коаксиальные кабели различных типов, которые отличаются волновыми сопротивлениями и способом крепления центрального проводника.
Эффективность передачи энергии по линии определяется погонным затуханием β, выраженным в децибелах или неперах на метр, и длиной линии (КПД фидера ηф).
Так как по пути движения волны часть переносимой ею энергии расходуется на потери в линии, то полезная мощность Рк на конце линии меньше полной мощности в ее начале Рн, и максимальный КПД равен
ηф mах = Рк/Рн=е-2βl, (27)
где l — длина линии. Из формулы следует, что чем меньше коэффициент погонного затухания линии β и ее длина l, тем больше КПД.
Если к фидерной линии подключить нагрузку (в частном случае антенну), сопротивление которой, например Rн, не равно волновому сопротивлению Zo фидера, то часть энергии, подведенной к нагрузке, отразится обратно и полезная мощность, выделенная на ней, станет меньше Рк.
Оказывается, что ηф будет максимальным, если сопротивление нагрузки равно волновому сопротивлению фидера RK = Z0. Считают, что в этом случае фидер полностью согласован с нагрузкой. Степень согласования фидера с нагрузкой характеризует КБВ = К. Коэффициент бегущей волны (КБВ) может изменяться в пределах от 0 до1: K=Rн/Zo, если Rн < Zoи К=Zo/Rн, если Rн > Zo. При неполном согласовании фидера с нагрузкой ηф становится меньше ηф max. На рис. 16 дана зависимость параметра m от КБВ в фидере, который позволяет оценить КПД фидера как
ηф » ηф max m = е -2βlm. (28)
В любительской практике выполнять задачи согласования антенн с питающим фидером затруднительно, так как им сопутствуют сложные измерения. Радиолюбители нередко недооценивают важности этапа согласования при построении направленных антенн — антенных решеток и допускают на этом этапе некоторые просчеты, один из которых иллюстрируется примером, приведенном на рис. 17.
Будем считать, что имеем антенну, представляющую собой один (п=1) излучатель с эффективной площадью So эфф, полностью согласованный (К=1) с питающим фидером (без потерь), волновое сопротивление которого равно Zo (рис. 17а). Такая антенна поглощает из падающей на нее плоской электромагнитной волны мощность РS, = Ро и полностью (без потерь) канализирует ее на вход приемника. Мощность на входе приемника Pпр1 = РS, = Ро. Увеличим вдвое эффективную площадь антенны за счет построения решетки из двух (п=2) таких излучателей, волновое сопротивление питающего фидера оставим прежним, т. е. Zo (рис. 17,6). При этом антенна поглощает мощность РS, — 2Po, а к приемнику подводится только часть этой мощности, так как в питающем фидере после параллельного подключения излучателей одного к другому К = 1/n = 0,5. При п=2 здесь Рпр2 = РS, m = 2Р00,89 = 1,78Ро, где т взято по графику рис. 16 для К = 0,5. Сходный эффект получается и при параллельном соединении трех элементов (рис. 17,в). Если продолжить рассуждения, то можно получить зависимость, приведенную на рис. 18. Из рисунка видно, что эффективная площадь антенны прямо пропорциональна числу п излучателей в решетке. Мощность же, подводимая к приемнику, с ростом числа п асимптотически приближается к 4Ро.Этот пример наглядно показывает бесплодность попыток увеличивать эффективность антенной решетки без учета согласования ее . элементов с фидером. Трудности, связанные с согласованием, можно разрешить или применением специальных согласующих устройств, или обойти специальным выбором типов облучателей и фидеров. Второй путь в ряде случаев оказывается предпочтительнее. Ниже эти вопросы будут рассмотрены подробнее.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.