2. Антенна, как открытый колебательный контур

Закрытый колебательный контур не будет излучать энергию электромагнитных волн, т.к. электрическое и магнитное поля пространственно разнесены (электрическое сосредоточено между обкладками конденсатора, а магнитное близко от катушки индуктивности). Условия возникновения электромагнитной волны – совмещение электрического и магнитного полей.

Пусть выходной генератор передатчика индуктивно связан с замкнутым колебательным контуром LC. В этом контуре электрическое поле сосредоточено в зазоре между обкладками конденсатора, а магнитное поле охватывает небольшое пространство вокруг катушки L. Поскольку электромагнитные волны, распространяющиеся в пространстве, обладают совмещенными электрическими и магнитными полями, а в нашем случае поля разделены, то излучение электромагнитных волн приведенной на рисунке системой невозможно. Если раздвинуть обкладки конденсатора, одновременно увеличивая их размеры, то можно добиться выполнения условия излучения.

Рисунки а и б демонстрируют переход от электрического контура к антенне. Конструкция, изображенная на рисунке в, получается при повороте пластин конденсатора из горизонтального положения в вертикальное.

Антенна, полученная в результате перехода от замкнутого колебательного контура к открытому, отличается геометрической симметрией и поэтому называется симметричным вибратором. Его конструкция симметрична относительно источника.

Каждый элементарный участок вибратора обладает некоторой индуктивностью и емкостью. Под действием приложенного к вибратору напряжения в элементах возникает ток, направление которого показано стрелками. При этом амплитуда тока увеличивается от нуля до максимума при перемещении от концов к его центру.

Элементарные индуктивности соединены между собой последовательно, поэтому и амплитуда напряжения максимальна на концах вибратора и равна нулю в его центре.

На практике широко применяют несимметричный вибратор, в котором земля заменяет второй провод симметричного вибратора.

3. Основы теории длинных линий. Типы линий, подводящих высокочастотную энергию к антеннам.

Линия называется длинной поскольку ее размеры соизмеримы с длиной волны.

Линии передачи или фидерные линии – это устройства, предназначенные для передачи высокочастотной энергии от одного участка к другому, например, от передатчика к антенне или от антенны к приемнику. Линии передачи, как и антенны имеют геометрическую длину, соизмеримую с длиной волны, возбуждаемых в ней колебаний, поэтому линии передачи называют длинными линиями.

В комплексном виде полное сопротивление проводов линии:

А полная проводимость:

В антенной технике используют в основном 3 типа конструктивного исполнения длинных линий:

1) двухпроводная линия;

2) коаксиальная линия;

3) волноводная линия.

Открытые двухпроводные линии состоят из двух параллельных проводов, закрепленных на изолирующих распорках и фиксирующих взаимное расположение проводов.

Коаксиальная линия использует в качестве токонесущих элементов два цилиндрических провода с общей осью, вставленных один в другой.

Волновое сопротивление линии определяется выражением:

Волновое сопротивление коаксиальной и двухпроводной линий полностью определяется их погонными индуктивностями и емкостями.

Погонные значения – приходящиеся на единицу длины.

Обычно двухпроводная линия используется при а>5r1 и в этом случае ρ2 = (200-300) Ом.

Для коаксиальной линии характерно соотношение D/d≈3,6 и в этом случае ρк = (50-75) Ом. Волновое сопротивление свободного пространства:

Требования, предъявляемые к линиям передачи любой конструкции:

1) минимальные потери энергии в линии, они складываются из потерь на нагрев проводов и на излучение во внешнюю среду;

2) возможно большая предельная мощность высокочастотных колебаний, допустимая для передачи по линии;

3) отсутствие антенного эффекта, то есть линия не должна излучать и принимать электромагнитные волны, в противном случае, искажается диаграмма направленности антенны и усиливается прием помех;

4) достаточная широкополосность, то есть затухание, вносимое всеми звеньями линии передачи, не должно превышать допустимую величину во всем спектре частот передаваемых колебаний;

5) Стабильность параметров в такой степени, чтобы изменение температуры, влажности, и других параметров среды не сказывалось на работе линии;

6) Допустимые габариты и вес;

7) Механическая прочность, удобство монтажа, простота изготовления;