Подключение фидеров к антеннам

Применение коаксиального кабеля для питания как симметричных, так и несимметричных антенн требует определенных предосторожностей. К выводам питания антенны 1, 2 (рис. 11) приложена ЭДС, которая возбуждает токи на штыревой части антенны, противовесах и наружной по­верхности фидера. Ток, протекающий по внешней поверхности наружного про­водника, может иметь противофазные участки, наличие которых искажает диа­грамму направленности антенны. Кроме этого, наличие этих токов, как правило, приводит к дополнительным потерям мощности, поэтому работа антенно-фидерного устройства в целом становится неустойчивой.

Для уменьшения антенного эффекта фидера применяют противовесы, прин­цип действия которых можно понять при рассмотрении эквивалентной схемы штыревой антенны, приведенной на рис. 19. Здесь напряжение питания U при­ложено к выводам 1, 2. Ток I_шт последовательно протекает по штыревой части антенны, которая на схеме представлена ее полным сопротивлением Z_шт, по противовесной части (I_пр, Z_np) и оболочке фидера (I_об, Z_об). Как видно из схемы, сопротивления Z_об и Z_np включены параллельно одно другому. Это об­стоятельство позволяет сделать вывод о том, что нежелательные токи на обо­лочке будут сведены к минимуму, если удовлетворить условию Z_np « Z_об. Фи­зически это означает, что входное сопротивление противовесов надо иметь воз­можно меньшим для того, чтобы противовесы шунтировали входное сопротив­ление оболочки фидера в точке 2. Последнее условие выполняется наиболее оптимально, когда длина противовеса приблизительно равна четверти рабочей длины волны: l_пр @ l/4. В этом случае модуль входного сопротивления проти­вовеса |Z_np| становится минимальным. По мере изменения рабочей длины волны отношение l_пр /l изменяется. При этом изменяется соотношение между Z_np и Z_oб и, как правило, увеличивается антенный эффект фидера.

Рис.19. Эквивалентная схема штыревой антенны с противовесами.

Схема рис.19 «подсказывает», как надо строить противовесы, чтобы они работали в широком диапазоне частот. Противовесы должны быть выполнены: неодинаковыми по длине и так, чтобы на любой частоте рабочего диапазона нашелся бы противовес, длина которого была бы близка l/4. Тем самым, мак­симальная длина противовеса должна быть равна четверти максимальной длины" волны рабочего диапазона: l_max = l_max/4, а минимальная длина противовеса долж­на быть равна или меньше минимальной длины волны рабочего диапазона: l_min ≤ l_max/4. Длины остальных противовесов определяются из условия li = l_max τ^i-1 где i — порядковый номер луча противовеса; τ — параметр структуры-противовеса. Можно считать достаточным значение τ = 0,85.

Определить число лучей противовеса можно из соотношения

n = (29)

Здесь п — целое число (или округлено до целого). При конструировании проти­вовеса следует позаботиться о максимальной компактности конструкции и ее экономичности, что достигается выполнением противовеса с тремя группами: лучей, расположенных под 120° один относительно другого симметрично отно­сительно точек питания антенны.

Рис.20. Размещение лучей противовеса.

На рис. 20 для примера показан вид проти­вовеса в плане с пятью лучами в одной группе (точки питания антенны распо­ложены в центре). Все лучи противовеса гальванически подсоединены к оболочке (внешнему проводнику) коаксиального фидера.