Особенности распространения радиоволн. Основные определения и электрические параметры антенн, страница 46

l_ш = ) входное сопротивление шлейфа Z_ш  столь   велико, что им можно пренебречь по сравнению со входным сопротивлением антенны. На частотах же, сильно отличающихся от резонансной, входное сопротивление Z_шможет стать столь малым, что это вызовет недопустимую трансформацию сопротивления антенны.

В ряде же случаев, при работе в не слишком широком диапазоне частот, удается подбором длин и волновых сопротивлений шлейфов существенным образом улучшить согласование.

В конечном итоге закон изменения нагрузки с частотой и определенные требования в отношении степени согласования нагрузки с волновым сопротивлением фидера W_Ф определяют те пределы, в которых может быть применено то или иное симметрирующее устройство.

4. Переходы с коаксиального кабеля на волновод

При рассмотрении рупорных антенн было указано, что их возбуждают посредством волноводов. Когда питание рупорной антенны (будь то самостоятельная антенна или облучатель) осуществляется также волноводом, то здесь никаких проблем не возникает: питающий волновод обычным образом сочленяется с рупором.

В тех же случаях, когда канализация энергии между аппаратурой и антенным устройством производится по коаксиальному кабелю, приходится применять специальные переходы с коаксиального кабеля на волновод.

Такой волноводно-коаксиальный переход должен удовлетворять следующим требованиям:

— быть согласованным, т. г. при наличии бегущей волны в волноводе в кабеле не должно быть отраженных волн (точнее, их амплитуда должна быть минимальной). И, наоборот, при нагрузке перехода со стороны коаксиала на согласованное сопротивление в волноводе также должен быть режим бегущей волны;

— обеспечивать возбуждение в волноводе только требуемого типа колебаний (в антеннах это обычно основная магнитная волна).

На рис. 92 представлен простейший волноводно-коаксиальный переход, который состоит из вибратора 3, помешенного в волновод 2перпендикулярно широким стенкам последнего. Вибратор питается посредством коаксиальной линии, которая подключается к кабельному разъему 1. Слева волновод замкнут, поэтому колебания в нем могут распространяться слева направо. Для получения хорошего согласования вибратор размещают от короткозамкнутого дна волновода на расстоянии, примерно равном четверти волноводной волны:

Λ =                                                          (47)      

Переходное устройство, показанное на рис. 92, мало пригодно для работы в широким диапазоне частот как из-за недостаточного согласования, так и из-за возникновения колебаний высших порядков при значительных укорочениях рабочей волны.

Эти недостатки устранены в конструкции волноводно-коаксиального перехода, изображенного на рис. 93, который состоит из волновода 2, вибратора 4 и металлических плавно уменьшающихся выступов 3, поперечный размер которых с делается уже широкой стороны а волновода.

Размещая подобные вкладыши симметрично относительно оси волновода и подбирая их размеры, можно обеспечить выполнение вышеприведенных требований к волноводно-коаксиальному переходу в весьма широком диапазоне частот.

Так, например, переход, представленный на рис. 93, с размерами l₂= 1,21l_кр, l₁ = 0,065l_кр и с =, будучи помещенным в стандартный волновод 10-сантиметрового диапазона, для которого критическая длина волны l_кр = 14,4 см, обеспечивает вполне удовлетворительную работу более чем в 2,5-кратном диапазоне частот. Свидетельством сказанному может служить рис. 94, на котором приведена снятая экспериментально частотная зависимость (КБВ) в 50-омной коаксиальной линии для случая подключения указанного перехода со стороны волновода к согласованной нагрузке.

Существуют и другие конструкции волноводно-коаксиальных переходов, однако по принципу своего действия они подобны рассмотренным.