Фидеры требования, предъявляемые к фидерам

Фидером называется электрическая цепь и вспомогательные устройства, с помощью которых энергия радиочастотного сигнала передатчика подводится к антенне или от антенны к приемнику.

Фидер должен обеспечивать передачу без искажений, мощность радиочастотного сигнала с минимальными потерями в проводниках, изоляторах, окружающих предметах, земле и на излучение, быть удобным в эксплуатации. Для этого в фидерах применяют проводники с высокой проводимостью, используют меры против их окисления, а также изоляторы с малыми диэлектрическими потерями.

Проволочные фидеры выполняют из медных или биметаллических проводов. Биметаллический провод состоит из двух слоев разнородных металлов: внутреннего — из стали и наружного — из меди (или алюминия). Биметаллический провод дешевле медного, имеет большую механическую прочность и на высоких частотах обладает электрическими параметрами медного провода. При передаче непосредственное излучение фидера (антенный эффект фидера) приводит к потере мощности на излучение, создает помехи, повышает напряженность поля вблизи фидера. При приеме за счет антенного эффекта (приема на фидер) увеличиваются помехи на входе приемника и ухудшается отношение сигнал-шум.

Фидер должен иметь достаточно хорошее согласование с антенной, т. е. работать в режиме бегущей волны. При отсутствии согласования кроме прямой волны появляется отраженная и в фидере устанавливается результирующая волна с максимальными и минимальными эффективными значениями тока и напряжения. Согласованный фидер имеет входное сопротивление, равное волновому, рассогласованный обладает комплексным входным сопротивлением, величина и характер которого зависят от степени согласования, волнового сопротивления и длины фидера.

Степень согласования фидера характеризуется коэффициентом отражения или коэффициентом бегущей волны (КБВ).

Коэффициентом отражения называют отношение напряжения или тока отраженной волны к напряжению или току падающей волны в одном сечении фидера. Модуль коэффициента отражения |р| можно определить через волновое сопротивление фидера Wф и сопротивление нагрузки:

|p|^:=√((Rн-Wф)²+x²) / ((Rн+Wф)²+xн²).

Коэффициент бегущей волны определяется отношением напряжения в минимуме к напряжению в максимуме в фидере: Кб.в=Uмин/Uмакс

Коэффициент отражения и КБВ связаны соотношением Кбв=(1-|р|)/(1+|р|).

Мощность, передаваемая по фидеру, Р=UминUмах / Wф или

P= Кбв U² мах /Wф

Наличие отражений приводит к увеличению потерь, а вызванное ими увеличение напряжения в пучности уменьшает предельную мощность, которую можно передать по фидеру. При заданной мощности с понижением КБВ возрастают максимальные напряжения на фидере, которые могут вызвать пробой его изоляции. При равных максимально допустимых напряжениях по фидеру с меньшим волновым сопротивлением можно передать большую мощность.

Коэффициент полезного действия согласованного фидера (р=0; Кб.в=1) определяется по формуле

ή= е^-2αL

В фидерах с малым затуханием, когда αL≤ 0,125, можно пользоваться приближенной формулой, полагая ή= l—2 αL

Здесь α = R1/2Wф— коэффициент затухания; L — длина фидера; R1 — активное сопротивление потерь на метр длины фидера.

При неполном согласовании КПД фидера уменьшается. При Кб.в>0,3 КПД фидера снижается по сравнению с ή относительно не намного (на 15...20%). Понижение Кбв ниже 0,3 приводит к резкому снижению КПД фидера

В несогласованном фидере появляется фидерное эхо, обусловленное наличием отраженных волн. Волна, частично отражаясь от антенны, достигает начала фидера, снова частично отражается и вторично достигает антенны. Отраженная волна отстает от основной на время, необходимое для прохождения двойной длины фидера. Из-за фидерного эха при приеме телевидения изображение на экране становится многоконтурным с ухудшенной четкостью, т. е. искаженным. Для устранения заметного повторного изображения КБВ в фидере должен быть не менее 0,85. Еще более жесткие требования предъявляются к согласованию фидеров радиорелейных линий многоканальной связи.