Особенности распространения радиоволн. Основные определения и электрические параметры антенн, страница 45

На рис. 85 изображено U-колено, которое получило такое название из-за некоторого внешнего сходства с латинской буквой U. Действие его основано на том, что расстояния от точки М подключения концентрического кабеля до выходных зажимов А и В разнятся на половину длины волны, чем и обусловливается сдвиг фаз токов на 180° в точках А и В.

Так как нагрузка Z_А, включенная между точками А и В U-колена, по   условию симметрична, то можно считать, что каждый из кабелей, идущих от точки М разветвления, нагружен на сопротивление , как это показано на рис. 86, изображающем эквивалентную схему U-колена.

Так как входное сопротивление Z'_ABполуволновой линии АВ' ММ' равно сопротивлению нагрузки, то входное сопротивление U-колена в точках М и М' оказывается равным сопротивлению двух одинаковых включенных параллельно сопротивлений , т. е. Z_ММ' = . Для получения в фидере W_ф режима бегущей волны необходимо, чтобы W_ф = Z_ММ' = , т.е.  сопротивление антенны должно в 4 раза превышать волновое сопротивление фидера.

Таким образом, согласованное U-колено будет трансформировать сопротивление нагрузки, уменьшая его в 4 раза.

На практике U-колено применяется для работы лишь в сравнительно узкой полосе частот, ширина которой ограничивается требованиями допустимого нарушения противофазности токов в точках А и В.

2. Запирающий стакан

Другой тип переходного устройства от концентрического кабеля к симметричной нагрузке, не являющийся, симметрирующим устройством изображен на рис. 87.

В данном устройстве оболочка кабеля и внешний цилиндр образуют короткозамкнутый четвертьволновый шлейф, препятствующий вытеканию токов на внешнюю оболочку кабеля из-за большого сопротивления Z_СЕшлейфа в сечении СЕ.

Запирающий цилиндр применяется главным образом для возбуждения вибраторов, питаемых в пучности тока, когда входное сопротивление вибратора намного меньше Z_СЕ.

При больших расстройках Z_СЕ резко падает, что приводит к возбуждению оболочки кабеля и нарушению симметрия токов в питаемой антенне, поэтому в качестве диапазонного данное переходное устройство непригодно.

3. Диапазонные симметрирующие устройства

Наиболее часто возникает необходимость в создании диапазонных переходных устройств. Один из вариантов переходного устройства, обладающего диапазонными свойствами, изображен на рис. 88. Если к точкам А и В этого устройства подключить симметричный относительно земли высокочастотный генератор, а затем с помощью конденсатора С настроить в резонанс контур, образованный индуктивностью кольца и торцовыми емкостями, то все устройство будет действовать подобно фильтру-пробке.

В силу симметрии конструкции точка D, лежащая на оси симметрии, будет обладать нулевым потенциалом, поэтому подключение  оболочки   концентрического кабеля вэтой точке кольца не внесет ассиметрии в систему. Пропуская затем кабель внутри одной из половин кольца так, как указано на рисунке, можно в точках А и В создать симметричное относительно земли (оболочки кабеля)  напряжение.

Обычно симметрирующее устройство в виде кольца не применяется из-за слишком больших потерь на излучение. Для уменьшения излучения вместо настроенного кольца берут четвертьволновую короткозамкнутую линию, как это указано на рис. 89 а, часто заключая ее в экран (рис. 89 б), что приводит к дальнейшему уменьшению излучения.

На рис. 90 дан эскиз симметрирующего устройства, отличающегося от конструкции, показанной на рис. 87, наличием запирающего фильтра в виде четвертьволновой линии l" в цепи центрального провода кабеля.

Устройства такого типа, в частности, применены в облучателях, показанных на рис. 43, у которых они размещены внутри штанги.

Симметрирующие устройства, изображенные на рис. 89 и 90, обеспечивают сдвиг фаз в точках А и В на 180° в широком диапазоне частот благодаря симметрии конструкции. В рассматриваемых устройствах шлейфы оказываются подключенными параллельно антенне, как это показано на эквивалентной схеме (рис. 91). На резонансной частоте (т. е. при