Билет 24

1. Антенно-фидерные устройства. Основные определения и понятия. Антенно-фидерные устройства (АФУ) — предназначаются для передачи сигналов в системах радиосвязи, радиовещания, телевидения, а также других радиотехнических системах, использующих для передачи информации свободное распространение радиоволн. Функции антенн в указанных системах сводятся к излучению или приему электромагнитных волн. Соответственно различают передающие и приемные антенны, подключаемые либо к передатчику, либо к приёмнику. Подключение осуществляется обычно не непосредственно, а с помощью линий передачи энергии (фидеров).

2. Согласующие трансформаторы на сосредоточенных элементах. Одношлейфовый трансформатор. Согласование сводится к такому выбору размеров отрезков линий L1 и L2, чтобы входная проводимостьслева от сечения aa' равнялась 1+i0. Это можно сделать, поместив реактивный согласующий элемент в сечение линии, где активная составляющая входной проводимости равна единице, и компенсировать шлейфом реактивную составляющую входной проводимости. Четвертьволновый трансформатор сопротивлений. Это простейшее согласующее устройство, представляющее собой отрезок линии, длина которой равна четверти длины волны на средней частоте рабочего диапазона.

3. Петлевой вибратор (вибратор Пистолькорса), конструкция, параметры, принцип работы. Состоит из 2-х параллельных полуволновых вибраторов, соединённых на концах. Суммарная мощность излучения в 2 раза больше, чем у одного полуволнового. Входное сопротивление в 4 раза больше. Преимущество: изменяя его конфигурацию, можно изменить входное сопротивление, согласовывая его с фидером. Находит широкое применение.

3. Методы снижения помех за счет применения антенн различных типов.

Билет 25

1. Основные условия возникновения электромагнитных волн. Главное условие возникновения электромагнитной волны — ускоренное движение электрических зарядов.При скорости заряда, равной нулю, существует только элект­рическое поле. При постоянной скорости заряда возникает электромаг­нитное поле.  При ускоренном движении заряда происходит излучение электромагнитной волны, кото­рая распространяется в про­странстве с конечной скоро­стью.  Разработка идеи электромагнитных волн принадлежит Максвеллу, но уже Фарадей догадывался об их существовании, хотя побоялся опубликовать работу (она была прочитана более чем через 100 лет после его смерти).

2. Фидеры, назначение, основные определения и требования, предъявляемые к ним. Фидер-линия,связывающая антенну со входом приёмного устройства или выход передатчика со входом передающей антенны. Важную роль в работе антенных устройств играет линия передач (фидер), которая передаёт энергию от генератора к антенне (в передающем режиме) или от антенны к приёмнику (в режиме приёма).

Основные требования к фидеру сводятся к его электрогерметичности (отсутствию излучения энергии из фидера) и малым тепловым потерям. В передающем режиме волновое сопротивление фидера должно быть согласовано с входным сопротивлением антенны (что обеспечивает в фидере режим бегущей волны) и с выходом передатчика (для максимальной отдачи мощности). В приёмном режиме согласование входа приёмника с волновым сопротивлением фидера обеспечивает в последнем режиме бегущей волны, согласование же волнового сопротивления фидера с сопротивлением нагрузки — условие максимальной отдачи мощности в нагрузку приёмника. В зависимости от диапазона радиоволн применяют различные типы фидеров: -двух или много-проводные воздушные фидеры -волноводы прямоугольного, круглого или эллиптического сечений -линии с поверхностной волной

3. Симметрирующие устройства, назначение , принцип действия, конструкции. Применение симметрирующих устройств необходимо, как в простых, так и в сложных антеннах. При питании симметричных вибраторов коаксиальным кабелем, кроме согласования его входного сопротивления с волновым сопротивлением фидера, необходимо выполнить симметрирование. Непосредственное подключение коаксиальной линии к симметричному вибратору без симметрирующего устройства вызовет появление различий между амплитудами токов в плечах вибратора и приведет к возникновению токов на поверхности внешнего проводника коаксиальной линии. Асимметрия токов в плечах вибратора вызывается тем, что между плечом, подключенным к центральному проводнику коаксиальной линии, и внешним ее проводником образуются токи смещения. Второе плечо вибратора имеет потенциал внешнего проводника коаксиальной линии, разности потенциалов нет и токов смещения здесь не образуется. Асимметрия токов в вибраторе искажает диаграмму направленности, приводит к росту уровней бокового излучения. Более существенное влияние оказывают токи смещения на внешнем проводнике коаксиальной линии. Результатом их действия является антенный эффект фидера. Эти токи при работе горизонтального вибратора на передачу создают паразитное поле излучения с вертикальной поляризацией. В случае горизонтальных приемных антенн асимметрия также вызывает антенный эффект фидера, за счет которого происходит паразитный прием вертикально поляризованного поля. Это сказывается в крупных индустриальных центрах, где уровень помех особенно велик. При настройке антенны асимметрия вызывает погрешности в измерениях. При передаче отраженная волна создает напряжение на корпусе передатчика, даже в том случае, если он заземлен. Большинство любительских радиостанций эксплуатируется в многоэтажных зданиях, где проблема заземления заключается в том, что длина заземляющего провода бывает больше четверти или больше длины волны, на которой работает радиостанция. На проводе заземления образуются стоячие волны. При этом не только радиостанция, но и все совместное с ней оборудование: модемы, компьютеры и т.п. подвержены воздействию высокочастотного сигнала, что может привести к сбою в их работе. В любительской аппаратуре недостаточное экранирование и развязка между каскадами может даже вызывать искажение сигнала при передаче и резко ухудшить качество приема.

Симметрирующие устройства бывают узкополосными и широкополосными, а также могут совмещать в себе функции симметрирования и согласования. Любительские диапазоны очень узкие, поэтому оправдано применение, именно, узкополосных резонансных симметрирующих устройств, которые позволяют не только симметрировать антенну, но и произвести дополнительную селекцию сигнала, заградив приемник от низкочастотных индустриальных помех, работая как фильтр верхних частот. К тому же, резонансным симметрирующим устройством мы можем скомпенсировать входное реактивное сопротивление вибратора, расширив при этом диапазонные свойства самой антенны. В диапазоне коротких и в начале ультракоротких волн лучшим симметрирующим устройством для любительских диапазонов симметрирующая приставка или, как ее еще называют, симметрирующий мостик. Он выполняется в виде двухпроводной симметричной линии из коаксиального кабеля в KB диапазоне или из металлических трубок в УКВ диапазоне длиной 0,25l. С одного конца линия замкнута накоротко, а с другого нагружается симметричной антенной, например, полуволновым симметричным вибратором В точках подключения антенны сопротивление приставки на резонансной частоте очень велико и ее шунтирующим действием можно пренебречь. В приставке устанавливается режим стоячей волны с узлом напряжения и пучностью тока в месте короткого замыкания. Если не нужна трансформация сопротивлений, то симметрирующий мостик делается из коаксиального кабеля, волновое сопротивление которого равно сопротивлению вибратора. Например, полуволновой симметричный вибратор, имеющий волновое сопротивление 73 Ома, возбуждается коаксиальным кабелем с волновым сопротивлением 75 Ом. Симметрирующий мостик изготавливается из коаксиального кабеля 75 Ом (см. поз.5) на рис.1.

  Puc.1 Причем, в одной из половинок четвертьволнового мостика центральная жила коаксиального кабеля не используется, что позволяет использовать коаксиальный кабель с любым волновым сопротивлением. Единственное требование которое необходимо выполнить, - тот дополнительный кабель, в котором не используется центральная жила, должен быть такого же диаметра, как и основной питающий кабель. При изготовлении симметрирующего мостика важно сохранять постоянство расстояния между обоими кабелями по всей длине. Образуется двухпроводная линия с каким-то волновым сопротивлением. Чем меньше будет зазор между кабелями, тем выше эффективность симметрирования. Если кабели расположены близко друг от друга, то неизбежны потери в диэлектрике, если же расстояние между кабелями большое, то потери связаны с излучением самой двухпроводной линии. Оптимальное расстояние между центрами двух кабелей - три диаметра используемого кабеля. Коэффициент укорочения кабеля в этом случае 0,92. В симметрирующем мостике ток течет по внешней стороне экранирующей оплетки кабеля (в основном питающем кабеле и по внутренней стороне экрана), поэтому в защитной полиэтиленовой оболочке кабеля неизбежны потери в диэлектрике. Сопротивление потерь определяется свойствами материала, из которого сделана защитная оболочка. Потери в полиэтилене незначительны, но, если в него в качестве красителя добавлена сажа газовая, то потери резко возрастают. В диапазоне коротких волн этим можно пренебречь, но в УКВ диапазоне от 30 МГц и выше для симметрирующего мостика следует применять кабель со светлой оболочкой - белый, серый или светлокоричневый. Особое внимание следует уделять материалу, из которого делаются диэлектрические распорки. Лучшим материалом является фторопласт. Он обладает хорошими диэлектрическими свойствами, легко обрабатывается и позволяет закрепить распорку (поз.1 на рис.1) за счет своей эластичности. Отверстие под кабель сверлится чуть меньше диаметра кабеля, который в свою очередь с натягом входит в это отверстие и перемычки могут хорошо держаться без дополнительного крепления.