25.Понятие о согласовании выходного сопротивления передатчика и входного сопротивления приемника с антенно-фидерным устройством.
Известно, что максимальная передача энергии от источника (в радиопередатчиках - от УМ) в антенну обеспечивается при согласовании внутреннего сопротивления источника энергии и входного сопротивления антенны. А поскольку в военных радиостанциях, как правило, предусматривается использование нескольких антенн, входное сопротивление которых является комплексным, зависит от частоты изменения в широких пределах, то возникает необходимость преобразования комплексного сопротивления антенны Za=R+jХа в постоянное сопротивление нагрузки Rн.
Такое преобразование возможно при выполнении двух условий:
1) Ra = Rн = Const.
2) Ха = 0, т.е. компенсацию реактивной составляющей входного сопротивления антены.
Процесс преобразования Za в сопротивление Rн называется согласованием, а электрическая цепь, обеспечивающая это преобразование - согласующей цепью. Понятие «согласующее антенное устройство» (САУ) включает в себя согласующую цепь и дополнительные элементы, обеспечивающие настройку этой цепи.
Функциональная схема простейшего САУ приведена на рисунке 2.
Рис. 2. Функциональная схема САУ
Здесь в состав САУ введены элементы настройки Хн и амперметр. Элемент настройки Хн это переменное реактивное сопротивление. При Ха < 0, когда 0 <l/< ¼, сопротивление Хн должно иметь индуктивный характер («Удлиняющая» катушка); при Ха > 0, когда ¼ <l/< ½ сопротивление Хн должно иметь ёмкостный характер («Укорачивающий» конденсатор). Амперметр вводится в схему САУ для определения момента настройки САУ по максимуму точка в антенной цепи.
На рисунке 3. изображена схема САУ широко применяемая в маломощных УКВ передатчиках.
Рис.3 Схема САУ маломощного УКВ передатчика.
В этой схеме имеется два органа настройки - конденсаторы переменной ёмкости С1 и С2, ёмкость которых изменяется в диапазоне частот одной ручкой «настройка антенны». Изменение ёмкости С1. регулирующей связь САУ с антенной, осуществляется через редуктор с передаточным числом n (n> 10), т.е. со скоростью, в n раз больше, чем скорость изменения ёмкости С2 (от С2мин до С2макс.) емкость конденсатора С1 изменяется n раз. Конденсатор С1 предназначен в основном для компенсации реактивной составляющей сопротивление антенны при Ха > 0 , тогда как конденсатор С2 обеспечивает трансформацию активной составляющей сопротивления антенны Ra в сопротивление Rн. Компенсация реактивной составляющей при Ха < 0 (ёмкостного характера) производится с помощью индуктивностей L1, L2, L3.
Здесь рекомендуется по упрощенной принципиальной схеме радиостанции Р-159 показать и объяснить принцип работы САУ передатчика P-159.
Применяемые в радиопередатчиках военных радиостанций выходные каскады в основном рассчитаны на подключение несимметричных антенн и имеют несимметричный /относительно земли/ выход. Для подключения к таким выходным усилителям симметричных антенн /типа симметричный вибратор/ используется согласующее - симметрирующего устройства: функциональная схема такого устройства представлена на рисунке 4.
Рис. 4. Функциональная схема согласующе-симметрирующего устройства.
Согласующе-симметрирующее устройство выполняет две задачи:
ПЕРВАЯ ЗАДАЧА: обеспечить согласование выхода передатчика с входом антенны. Реактивная составляющая сопротивления антенны компенсируется элементами настройки ХН1 и ХН2, а согласование активных сопротивлений элементом связи Хсв2.
ВТОРАЯ ЗАДАЧА: переход от несимметричного выхода усилителя к симметричному входу антенны. Она решается элементами симметрирования Хсим1 и Хсим2. Подбором их сопротивлений в ветвях антенны достигается равенство токов по величине и сдвиг между ними по фазе на 180°. При этом фидер энергию не излучает, а диаграмма направленности излучения антенны симметрична. Если условие сдвига фаз или равенства токов не выполняются, диаграмма направленности симметричной антенны искажается.
Здесь преподавателю рекомендуется по функциональной схеме р станции Р-130М показать схему ВСУ-А и кратко рассказать принцип его работы на антенну «симметричный вибратор».
Более подробно схемы согласующих и согласующе-симметрирующих утройств будут рассмотрены при изучении радиостанции.
Сформулируем общие требования, которым должно удовлетворять согласующее устройство:
- оно должно обеспечивать максимальную точность согласования на своём входе, т.е. минимальное отклонения сопротивления Za от величины Rн;
- потери в согласующем устройстве должны быть минимальными, для чего согласующая цепь выполняется из высокодобротных реактивных элементов;
- с целью уменьшения побочных излучений передатчика целесообразно, чтобы согласующее устройство обладало фильтрующими свойствами. В связи с этим согласующие цепи составляются преимущественно из элементов, образующих звенья ФНЧ;
- согласующее устройство должно обладать простотой и однозначностью настройки, а поэтому количество элементов в согласующей цепи должно быть минимальным;
- для автоматизированных передатчиков важным показателем является время перестройки согласующего устройства, которое не должно превышать единиц секунд; минимальные габариты и вес согласующего устройства.