| Главная » Статьи » Схемы » Трансивера. Антенны. |
Симметрирующее устройство УКВ антенны
| Впоследнее время для радиосвязи на УКВ широко используются антенны типа Яги с разрезным симметричным вибратором, имеющим входное сопротивление равное волновому сопротивлению фидера 50 Ом. К такому классу антенн относятся хорошо известные антенны DL6WU. Однако непосредственно подключать несимметричный коаксиальный кабель к точкам питания разрезного симметричного вибратора не рекомендуется, поскольку при таком подключении по внешней стороне оплетки кабеля потечет часть тока, что эквивалентно подключению параллельно антенне некоторой дополнительной нагрузки с трудно предсказуемым комплексным сопротивлением. Это приведет к росту КСВ в фидере, искажению диаграммы направленности антенны и, как следствие, к появлению дополнительных шумов и потерь. Этого недостатка можно избежать, если применить симметрирующее устройство, обеспечивающее переход от симметричной антенны к несимметричному коаксиальному кабелю без трансформации сопротивления. В книге "Антенны УКВ" (Айзенберг Г. 3., Ямпольский В. Г., Тере-шин О. Н. Антенны УКВ /Под ред.  Рис.1 Г. 3. Айзенберга/ в 2-х частях. Ч. 1 ― М.: Связь, 1977) описано симметрирующее устройство из двух отрезков кабеля. Один из вариантов реализации этой схемы приведен на рис. 1. Устройство имеет простое конструктивное исполнение. Последовательно с основным фидером включены два параллельных отрезка, выполненных из того же кабеля, что и основной фидер. Левый по схеме отрезок представляет собой четвертьволновый трансформатор. Правый — такой же трансформатор, последовательно с которым включена полуволновая петля. Таким образом, полная длина правого по схеме отрезка составляет три четверти длины волны. К точкам питания вибратора подключены центральные проводники отрезков. Их оплетки соединены только между собой и никуда более не подключены, поскольку имеют нулевой потенциал. В случае, если входное сопротивление вибратора антенны составляет 50 Ом, то каждый отрезок "видит" свою половину — 25 Ом. Полуволно-вая петля трансформирует сопротивление правой половинки вибратора в соотношении 1:1, внося фазовый сдвиг 180°. Каждый из четвертьволновых трансформаторов из кабеля с волновым сопротивлением 50 Ом трансформирует 25 Ом на входе в 100 Ом на выходе. Поскольку выходы четвертьволновых трансформаторов включены параллельно, то основной фидер "видит" сопротивление, равное 50 Ом. Таким образом, производится симметрирование без трансформирования сопротивления. Все вышесказанное справедливо и для кабелей с другими значениями волновых сопротивлений. При этом необходимо лишь, чтобы оно соответствовало входному сопротивлению антенны.  При внимательном рассмотрении схемы можно увидеть традиционное U-колено, только не полуволновое, а волновое, да еще с отводом от четверти длины волны. Преимущества такого симметрирующего устройства очевидны: 1. По оплеткам отрезков кабеля, составляющих симметрирующее устройство, не течет ток. Поэтому можно не заботиться о потерях на поглощение при загрязнении этих отрезков. Располагать их можно вплотную к траверсе. 2. КСВ в любом отрезке описываемого согласующего устройства при работе на согласованную антенну не превышает двух единиц, что обеспечивает низкие потери и пропускание большой мощности без опасений пробоя кабеля. При практическом выполнении антенны, рассчитанной на компьютере, иногда требуется небольшая подстройка входного сопротивления. Это происходит потому, что при подключении к зажимам разрезного вибратора отрезков кабеля могут возникать "неучтенные" реактивности монтажа, значения которых могут варьироваться в пределах ±j10 Ом. Источником дополнительных реактивностей могут стать и ошибки при учете влияния траверсы на длину элементов при практической реализации компьютерной модели. Компенсировать внесенную реактивность в многоэлементной антенне можно следующим способом. В торцах вибратора сверлят отверстия, нарезают резьбу, и в них ввинчивают небольшие винты, предпочтительно самодельные, алюминиевые. Сам активный элемент изготавливают так, чтобы его в небольших пределах можно было перемещать по траверсе. Изменением длины вибратора и одновременно его положения можно добиться компенсации внесенных реактивностей и минимизации значения КСВ. Следует заметить, что при этом диаграмма направленности антенны и коэффициент усиления остаются практически неизменными. Это утверждение тем более справедливо, чем больше элементов в антенне, поскольку в многоэлементной антенне эти параметры обеспечиваются в основном "математикой". При компенсации таким способом реактивности порядка ±j10 Ом в восемнадцатиэлементной антенне длиной в 5λ, коэффициент усиления изменяется относительно расчетного лишь в третьем знаке. Шумовые свойства антенны при этом также остаются практически неизменными. Конструктивно описываемое устройство можно выполнить следующим образом. Из стеклотекстолита или оргстекла вырезают площадку. Изготавливают U-болты, которые обеспечат крепление площадки к траверсе и одновременно дадут возможность перемещать площадку при подстройке в небольших пределах. Изготавливают половинки вибратора, в торцах которых сверлят отверстия и нарезают резьбу. В отверстия вворачивают регулировочные винты. Половинки вибратора крепят к площадке винтами, но не вплотную к ней, а на расстоянии минимум 5 мм. Для этого в местах крепления в половинках вибратора сверлят отверстия и нарезают резьбу, а при сборке между половинками вибратора и площадкой подкладывают диэлектрические шайбы. Подключение отрезков кабелей симметрирующего устройства осуществляется пайкой к лепесткам, которые крепятся в торцы половинок вибратора винтами. Всю центральную часть вибратора помещают в крышку от пластиковой бутылки и заливают прозрачным термоклеем. Переход от симметрирующего устройства к основному фидеру лучше всего выполнить с помощью разъемного соединения. При использовании разъема-тройника типа СР50-163 возможно одновременно заделать в разъем оба отрезка кабеля, как показано на фотографии рис. 2. Для регулировки антенны вполне достаточно использовать калиброванный мостовой индикатор. При тщательном изготовлении антенны регулировки практически не требуется. | |
| Просмотров: 5481 | Комментарии: 1 | Рейтинг: 0.0/0 |
| Всего комментариев: 1 | ||
| ||
