Электронные копмоненты - nicostrans.ru. Производство, ремонт, поставка.

Электронные компоненты Мануалы

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 [ 16 ] 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26

ки, и поэтому тех же результатов удается добиться более простыми конструктивными приемами, чем в антеннах длинных волн. Кроме того, ультракороткие волны распространяются прямолинейно, в пределах прямой видимости и претерпевают в атмосфере небольшое ослабление и преломление. В их распространении гораздо большую роль играет отражение.

Как и антенны других диапазонов, антенны УКВ характеризуются рядом параметров, таких, как излучаемая мощность, сопротивление, полоса рабочих частот, коэффициент направленного действия (к. н. д.), усиление, коэффициент полезного действия (к. п. д.) и др. Характер излучения антенны в пространстве описывается ее диаграммой направленности (ДН), представляющей зависимость излучаемой (или принимаемой) мощности от направления (угла). Обычно принимают мощность, излучаемую в главном направлении ДН, равную единице, а в других направлениях она составляет долю этой мощности. Такая ДН называется нормированной.

Мы будем пользоваться понятием нормированной ДН. Шириной диаграммы направленности называется угол (в горизонтальной плоскости) между точками ДН с равными уровнями мощности (в децибелах). Например, говорят, что ДН имеет ширину Дбо,5==36° иа уровне 0,5 по мощности (нли ЗдБ).

Кроме излучения в главном направлении, различают также и побочные излучения антенн - задние и боковые лепестки ДН. В соответствии с ширинойДН различают всенаправлеиные (ненаправленные), малонаправленные и остронаправленные антенны.

Основным элементом большинства антенн УКВ является симметричный вибратор (диполь). Это прямолинейный проводник, к которому в его средней части посредством фидера подводится энергия. Чтобы пояснить принцип действия симметричного вибратора, его обычно представляют в виде симметричной двухпроводной линии, провода которой развернуты на 180° относительно точки питания. При этом условии направление токов в обеих половинках вибратора станет одинаковым.

Как н в колебательном контуре, в линии передачи и в симметричном вибраторе максимальная амплитуда колебаний наблюдается при резонансе. Выше было показано, что условия резонанса для лииин имеют место при равенстве частоты сигнала и собственной частоты отрезка линии. Это в свою очередь имеет место, если на отрезке линии укладывается полволны напряжения или тока. Поэтому вибратор имеет наибольшую отдачу, когда его длина равна полволне. Это - полуволновой вибратор. Длина вибратора может быть иной, кратной Я/2 или Я.

Часть подводимой к антенне мощности Рех излучается в пространство (Явзл), а другая часть в проводниках антенны превращается в тепло (Рнстерь). Поэтому антенну можно представить как эквивалентное нагрузочное сопротивление Rex, состоящее из двух составляющих: сопротивления потерь Raoreph

и сопротивления излучения Rnan. Коэффициент полезного действия антенны есть отношение полезной (излучаемой) мощности к суммарной мощности, подводимой к антенне:

т)=-т--г- . (59)

изл "г потерь

или если выразить Р через сопротивления, то

= -• ()

«изл г «хпотерь

Чем больше сопротивление излучения по отношению к сопротивлению потерь, тем больше к. п. д. антенны. В то же время чем больше сопротивление излучения, тем шире рабочая полоса частот антенны, тем легче ее согласовать с фидером и тем шире диапазон волн антенны. Различают резонансные (узкополосные) и диапазонные (широкополосные) антенны.

Направленные свойства антеняы, кроме диаграммы направленности, выражаются также количественной мерой - коэффициентом направленного действия (к. н. д.) G. Этот важный параметр показывает, во сколько раз должна быть увеличена мощность, излучаемая антенной в главном направлении, если ее заменить ненаправленной (идеальной) антенной, излучающей одинаково во всех направлениях. При этом напряженность поля в месте приема предполагается неизменной.

В зависимости от типа антенны к. и. д. может иметь значение от единицы до нескольких тысяч. Обычно к. и. д. выражают в децибелах. Так, например, полуволновой вибратор имеет к. и. д. по мощности G=I,64 (что составляет 2,15 дБ). На практике чаще пользуются к. и. д., отнесенным к полуволновому вибратору. Легко видеть, что разница составляет 2,Г5 дБ. Так, например, если к. и. д. антенны, отнесенной к идеальному излучателю, равен 10 дБ, то к. и. д., отнесенный к полуволновому вибратору, составит 10-2,15=7,85 дБ. В примерах расчетов мы указываем значения к. н. д., отнесенные к полуволновому вибратору.

Иногда используют другой параметр, подобный к. и. д. Его называют «усилением» или «выигрышем» антенны. Он равен произведению к. н. д. на к. п. д. антенны £> = Gti, учитывает все потерн в антенне и показывает, во сколько раз нужно увеличить мощность, подводимую к ненаправленной антенне (или к полуволиовому вибратору), по сравнению с мощностью, подводимой к направленной антенне, чтобы в месте приема напряженность поля была неизменной. Так как к. п. д. антенн УКВ обычно близко к единице, то без большой ошибки можно считать, что усиление С и к. н. д. G равны между собой.

Для антенн с большой поверхностью раскрыва, например зеркальных (по которой текут высокочастотные токи, вызывающие излучение энергии), иногда вводят понятие эффективной площади антенны Л. Это отношение максимальной мощности, которая может быть (без потерь) отдана приемной антенной в согласованную нагрузку, к мощности, приходящейся на единицу площади в падающей плоской волне.

Эффективная площадь антенны Л, длина волны Я и к. н. д. С связаны следующим соотношением:

Все сказанное выше применимо как к приемным, так и к передающим антеннам.

Перейдем к конкретным типам радиолюбительских УКВ антенн и выбору их параметров.

29. СИММЕТРИЧНЫЙ ВИБРАТОР

Номограмма Л? 25

Для симметричного вибратора полоса частот на УКВ зависит от длины провода. При изменении длины вибратора от О до Я его сопротивление излучения возрастает. Это объясняется тем, что при увеличении длины вибратора на нем укладываются доли волн напряжения одинакового знака и лишь при 1=К на длине вибратора ужладывается целая волна (на каждой половине вибратора ровно полволны).

Как уже было замечено, в антеннах УКВ сопротивление потерь невелико по сравнению с сопротивлением излучения, а к. п. д. высок. Поэтому можно считать входное сопротивление вибратора и его сопротивление излучения равным. Сопротивление вибратора зависит также от отношения длины волны Я к диаметру d проводников вибратора. Чем больше диаметр относительно длины волны, тем ниже входное сопротивление.

Ранее было введено понятие электрической длины проводника. Для вибратора она не отличается от геометрической длины только при бесконечно тон-