Симметричные фидеры

В коротковолновых системах чаще используют симметричные фидеры, т. к. коротковолновые направленные антенны в основном являются симметричными и оконечные каскады передатчиков, имеющих симметричный выход. Симметричные фидеры выполняются в виде двухпроводных и много проводных линий из медного или биметаллического провода.

Волновое сопротивление фидера

, где

D1 – расстояние между проводами

d – диаметр проводов

При D1/d > волновое сопротивление определяется по следующей формуле:

Волновое сопротивление четырех проводного фидера:

,где

D1 – расстояние между разно полярными проводами,

D2 – расстояние между однополярными проводами,

d – диаметр проводов.

Активное сопротивление на единицу длины двухпроводного фидера, выполненного из медного или биметаллического провода:

Активное сопротивление четырех проводного фидера вдвое меньше

КПД: ,  = R/2Wф – коэффициент затухания

Двух- и четырех проводные фидеры имеют одинаковые коэффициенты затухания и равные КПД.

Двухпроводный фидер с точки зрения антенного эффекта эквивалентен одновитковой рамке с площадью, равной S = lD1, l – длина фидера; D1 – расстояние между проводами. Для уменьшения антенного эффекта фидера необходимо уменьшить расстояние между проводами.

Волновое сопротивление перекрещенного фидера:

Четырех проводный перекрещенный фидер обладает малым антенным эффектом.

Коаксиальные фидеры

Симметричный двухпроводный фидер в диапазоне СВЧ работает со значительными потерями мощности на излучение, т. к. расстояние между проводами линии становится соизмеримы с длиной волны. В этом диапазоне в качестве фидера применяют коаксиальные линии и волноводы, в которых передаваемое электромагнитное поле сосредоточено внутри полой металлической трубы.

В коаксиальном фидере положение центрального проводника фиксируется диэлектрическими шайбами. Шайбы выполняются из изолятора с малыми потерями, а объем их стремятся уменьшить.

Если расстояние между шайбами взять 0,5 или кратным 0,5, то волны отраженные от каждой шайбы, совпадают по фазе и могут создать недопустимо большую отраженную волну. Чтобы уменьшить отраженную волну расстояние между соседними шайбами нужно подчинить закону случайных чисел.

Волновое сопротивление такого фидера будет равно:

, где

а – коэффициент заполнения диэл. внутреннего пространства фидера,

- относительная диэлектрическая проницаемость

Активное сопротивление:

Вибраторная антенна, как разомкнутая длинная линия

Д вухпроводная линия не излучает, т. к. магнитные поля, создаваемые токами, протекающими по проводам линии, взаимно уничтожаются (поля направлены навстречу друг другу). Когда провода развернуты, ток по ним течет в одном направлении, силовые линии электрического поля проходят в пространстве вдоль антенны и вызывают появление переменного магнитного поля, то есть симметричный вибратор начинает излучать. Если длина вибратора l=/2, то вместе включения генератора напряжение = 0, ток = maх. В самой антенне образуется стоячая волна, чем дальше электромагнитная энергия распространяется в окружающем пространстве, с тем большей вероятностью можно считать, что волна бегущая.

Вертикально расположенный симметричный вибратор излучает волну вертикально поляризованную. Поляризация электромагнитной волны – это ориентация в пространстве вектора Е. Симметричные вибратор излучает волну линейно поляризованную. Возможна так же круговая и эллиптическая поляризация, при которых конец вектора Е описывает в пространстве окружность или эллипс.

Если нижнюю часть симметричного вибратора заменить землей, то получится вертикальный заземленный вибратор, он так же называется несимметричным вибратором. Работа верхней части симметричного вибратора при замене нижней части землей не изменяется. Диаграмма направленности заземленного вертикального вибратора будет такой же как и у верхней части симметричного вибратора. Заземленный вибратор может представлять собой провод, поддерживаемый в вертикальном положение мачтой или штырь. Проводимость земли достаточно велика, следовательно, переменный ток вибратора замыкается через землю и емкость образованную землей и проводом.

Собственная длина волны заземленного вибратора = 4h, где h – это высота вибратора.

Rизл = 1600(hд/)², где >о

Верхний конец вибратора не излучает. Чтобы увеличить его действующую высоту делают Т и Г образные антенны. Горизонтальная часть создает емкостную нагрузку на конце линии, в результате ток в вертикальной части становится более равномерным, следовательно, увеличивается действующая высота антенны. Как в вертикальной, так и в горизонтальной части образуются стоячие волны напряжения и тока. Ток в конце вертикальной части равен току в начале горизонтальной части.

Действующая высота заземленного вибратора при использовании горизонтальной части = 0,7- 0,8h. Чтобы антенна была резонансной, имела большое сопротивление излучения и КПД ее размеры должны приближаться к /4. Если заземленный вибратор применяется на ДВ, на которых не возможно создать антенну длиной /4, используют удлиняющие катушки. Если l</4 его входное сопротивление носит емкостной характер. Чтобы компенсировать эту емкость и используются удлиняющие катушки. Применение катушек улучшает резонансные свойства антенн, но увеличивает сопротивление потерь и уменьшает КПД.