|
| |
 |
Главная » Мануалы 1 ... 5 6 7 8 9 Номограмма № 33 позволяет определять геометрические соотношения в зеркально-параболических антеннах. Она построена по формулам (66) - (69). Правая ее часть связывает полярные координаты р, Ф и фокусное расстояние F. Левая часть содержит величины Н, D, F к Ф, а также текущие прямоугольные координаты параболы у и х. На всех шкалах линейные размеры принимают в одинаковых единицах, а угловые - в градусах. Пример 1. Параболическое зеркало должно иметь диаметр раскрыва D= = П0 см и фокусное расстояние f=40 см. Согласно левой части номограммы № 33 глубина параболоида Я=19 см. При этом угловая апертура Ф = = 138°. При построении шаблона параболоида следует задавать значения х и определять по номограмме № 33 соответствующие им значения у, а затем по полученным точкам строить параболу. Если используются полярные координаты, то по значениям угла ф находят соответствующие им значения р. Если параболоид выполняют на проволочном каркасе, то по значениям х и у определяют размеры и форму радиальных парабол и круговых поясов (т. е., кроме х и у, задают также D). Каркас обтягивают хорошо пропаянной сеткой из медной проволоки. Коэффициент направленного действия G зеркально-параболических антенн прямо пропорционален площади раскрыва S, коэффициенту использования поверхности Q и обратно пропорционален квадрату длины волны X. Чем уже диаграмма направленности облучателя, помещенного в фокусе зеркала, тем большее значение G у зеркально-параболической антенны. При этом уровень боковых лепестков уменьшается. Так, например, если в качестве облучателя использован полуволновой вибратор с рефлектором, то к. н. д. G будет меньше, а уровень боковых лепестков выше, чем при использовании в качестве облучателя более направленных антенн (типа волновой канал , спиральных и др.). Для определения к. н. д. зеркально-параболической антенны служит номограмма № 34, построенная по формуле G=4яQ- (70) При этом для антенны с круглым раскрывом Sn-- (71) Номограмма № 34 дает возможность по заданным значениям D (или S) и X определять к. н. д. G для различных значений к. и. п. Q (т. е. для различных распределений высокочастотных токов в раскрыве), что, как уже говорилось, зависит от типа облучателя. Практически трудно получить Q>0,6-0,7. Для облучателя в форме полуволнового вибратора с рефлектором максимальное значение С 0,56. Чтобы оценить ширину диаграммы направленности, для этого случая в нижней части номограммы № 34 помещена горизонтальная шкала, позволяющая по отношению D/X определять значение ДО - ширину диаграммы направленности на уровне половинной мощности (т. е. на уровне 3 дБ). В этом случае уровень первого бокового лепестка составляет около -30 дБ. Пример 2. Для антенны D=llQ см на волне Х=24 см согласно номограмме № 34 к.н.д. G=20,5 дБ. По нижней шкале номограммы согласно отношению С/Я=4,6 ширина диаграммы направленности на уровне 3 дБ део.5~20°. 38. СИММЕТРИРОВАНИЕ И СОГЛАСОВАНИЕ АНТЕНН С ФИДЕРАМИ Большинство антенн, используемых в диапазоне УКВ, являются симметричными, поэтому их питают либо непосредственно от двухпроводных линий, © ®
 Рис. 13. Симметрирующие и согласующие устройства. либо от коаксиальных кабелей через специальные симметрирующие цепи. Питание симметричной антенны коаксиальным кабелем даже при равенстве волнового сопротивления кабеля и входного сопротивления антенны приводит к нарушению симметрии антенны, вследствие чего в оплетке кабеля возникают уравнивающие токи. Эти токи приводят к паразитному излучению кабеля и искажают диаграмму направленности антенны. Чтобы устранить искаже- ния, применяют специальные симметрирующие устройства. Некоторые из таких устройств показаны на рис. 13. Наиболее простым и поэтому более распространенным является симметрирующее устройство, получившее название полуволновой петли или U-ko-лена. Устройство выполняют из полуволнового отрезка кабеля того же типа, что и антенный фидер, который присоединяют к U-колену, как показано на рис. 13(7). Легко видеть, что это устройство представляет собой полуволновой шлейф, с помощью которого правую часть вибратора присоединяют к левой. Таким образом, обе половинки вибратора оказываются противофазными по отношению к оплетке кабеля (массе, земле ). Электрическая длина отрезка кабеля должна быть точно равна Х/2. Вследствие того, что относительная диэлектрическая проницаемость е внутренней изоляции кабеля больше единицы, геометрическая длина полуволнового отрезка кабеля должна быть меньше полволны в раз. Для большинства кабелей при определении геометрической длины U-колена нужно Л/2 умножить на 0,66. Для точных вычислений следует пользоваться номограммой № 8, связывающей длину волны в воздухе, длину волны в кабеле и относительную диэлектрическую проницаемость е. После определения длины волны в кабеле по номограмме № 8 половина этого значения будет соответствовать геометрической длине кабеля. Симметрирующее устройство описанного типа является резонансным, и симметрирование выполняется в узкой полосе частот. U-колено является полуволновым трансформатором сопротивления с коэффициентом трансформации, равным четырем. Поэтому его обычно применяют для согласования кабеля с волновым сопротивлением 75 Ом и антенны с входным сопротивлением около 300 Ом. Такое сопротивление имеет петлевой вибратор с одинаковой толщиной проводников. В качестве примера укажем, что на волне Х=2 м для согласования петлевого вибратора (/?вх=300 Ом) с кабелем PK-75-4-I1 (волновое сопротивление Zo=75 Ом, диэлектрик полиэтиленовый, е=2,3) геометрическая длина U-колена / = -=-= 0,66 м. 2 у- 2.1.52 Большую популярность в радиотехнической практике на дециметровых и сантиметровых волнах получил симметрирующий стакан, представляющий собой отрезок металлической трубы длиной Х/4, помещенный на конце кабеля [рис. 13(2)]. Нижний конец трубы припаян к кабелю, верхний прикрыт диэлектрической крышкой для предотвращения попадания в стакан влаги. Через крышку пропущен конец кабеля, непосредственно соединенный с симметричной антенной. Стакан работает как металлический четвертьволновый короткозамкнутый на конце изолятор , в результате чего оплетка и внутренний провод на конце кабеля оказываются симметричными относительно земли. Длину стакана принимают несколько меньше Х/4, чтобы скомпенсировать влияние его большого диаметра (по сравнению с длиной волны). С достаточной для практики точностью длину стакана можно принимать равной 0,237 X. Его диаметр берут в 3-4 раза больше внешнего диаметра кабеля. Необходимо отметить, что четвертьволновый стакан не является трансформатором сопротивления, поэтому входное сопротивление антенны и волновое сопротивление кабеля должны быть одинаковыми. Для вычисления длины стакана можно пользоваться правой частью номограммы № 30. На рис. 13(5) изображен симметрирующий четвертьволновый трансформатор в виде круглого металлического стержня. Его нижний конец припаивают к внешней оболочке кабеля. К верхнему концу подключают одну из половин симметричной антенны, одновременно присоединенной к внутреннему проводу кабеля. Другую половину антенны соединяют с внешним проводом на конце кабеля. Диаметр стержня трансформатора берут равным внешнему диаметру оплетки кабеля. Расстояние между кабелем и стержнем трансформатора выбирают равным 2-4 см. На очень больших частотах в дециметровом и сантиметровом диапазонах это расстояние делают как можно меньшим. Длину стержня с учетом сказанного выше берут равной 0,237 X. Коэффициент трансформации согласуемых сопротивлений у этого устройства RbxIZo=1. Иногда применяют несколько упрощенную конструкцию четвертьволнового трансформатора, в котором вместо металлического стержня используют четвертьволновый отрезок коаксиального кабеля. Его волновое сопротивление может быть любым, но диаметр должен быть таким же, как у кабеля, питающего антенну. Этот трансформатор показан на рис. 13(5). На нижнем и верхнем концах четвертьволнового отрезка кабеля его проводники соединены между собой. Закороченный таким образом нижний конец отрезка припаивают к оплетке основного кабеля на расстоянии 0,237 X от его конца. Верхний закороченный конец отрезка присоединяют к той половинке симметричной антенны, которая соединена с внутренним проводником основного кабеля. Вторую половинку антенны присоединяют к внешнему проводнику основного кабеля. Несколько видоизмененная конструкция четвертьволновых трансформаторов показана на рис. 13(4). Принцип действия ее не отличается от уже описанных выше. На рис. 13(6) показано еще одно простое симметрирующее устройство в виде отрезка разомкнутой четвертьволновой линии. Для этого используют отрезок такого же кабеля, какой применен для питания симметричной антенны. На нижнем конце этого отрезка проводники соединены друг с другом. Верхний конец этого отрезка и конец основного кабеля присоединены крест-накрест к половинкам антенны. Расстояние четвертьволнового отрезка от основного кабеля следует брать около 4-5 см. Геометрическую дли-лу четвертьволнового отрезка следует выбирать с учетом изменения длины волны в диэлектрике кабеля, т. е. из условия 41/б На рис. 13(7) показано симметрирующее устройство для дециметровых и сантиметровых волн в виде отрезка металлической трубы со щелью. Электрическая длина щели равна четверти волны. Диаметр трубы выбирают в соответствии с наружным диаметром оплетки кабеля, который вводят в трубу и припаивают к ней. Ширину щели в трубе делают равной нескольким миллиметрам по диаметральным образующим цилиндра на длине 0,237 Я,. Половинки симметричной антенны присоединяют к верхним концам разрезанной трубы. Описанные выше симметрирующие устройства являются резонансными и работают в очень узкой полосе частот. Все они, кроме U-колена, не трансформируют сопротивлений (т. е. их коэффициент трансформации равен 1:1). На рис. \3(8) показаны два плавных перехода от коаксиальной линии к двухпроводной ленточной. Длина такого перехода должна составлять не меньше нескольких длин волн. Диаметр дисковой части левого перехода выбирают обычно Х. При этом условии практически отсутствует затекание высокочастотных токов за плоскость дисковой части линии. В этих конструкциях ленточная часть линий может быть плавно переведена в двухпроводную линию с круглыми проводниками. Следует указать на еще одно простое приспособление, которое позволяет соединять симметричную двухпроводную линию с несимметричной двухпроводной и коаксиальной линиями. Это устройство показано на рис. 13(9). В нем использованы четвертьволновые отрезки двухпроводных плоских кабелей и отрезки коаксиальных кабелей, которые соединены между собой с одного конца последовательно, а с другого - параллельно. Трансформатор имеет коэффициент трансформации 1 :4. Геометрическую длину симметрирующего трансформатора выбирают с учетом влияния диэлёк- трика отрезков линий, как об этом уже говорилось выше. Так, например, для телевизионного кабеля КАТП с изоляцией из полиэтилена (е=2,3) геометрическая длина четвертьволнового отрезка должна быть bV2,3=1,52 раза меньше электрической длины (см. номограмму № 30). В заключение-отметим еще один симметрирующий трансформатор для согласования симметричного вибратора с коаксиальным кабелем. Устройство показано на рис. \3(10) и состоит из двух отрезков коаксиального кабеля длиной соответственно ЗЛ/4)/е иХ/4 \/г - Как и U-колено, этот трансформатор обладает резонансными свойствами и работает в узкой полосе частот. ХАРАКТЕРИСТИКИ ГИБКИХ КОАКСИАЛЬНЫХ РАДИОЧАСТОТНЫХ КАБЕЛЕЙ
РК-75-1-11 РК-75-1,5-1! PK-75-2-U РК-75-2-21 РК-75-2-22 РК-75-4-11 РК-73-4-13 РК-75-7-11 РК-75-7-12 РК-75-7-15 РК-75-9-12 1X0,17 1X0,24 1X0,37 1X0,41 7X0,15 1X0,72 7X0,26 1X1,13 7X0,4 1X1.13 1X1.35 0,17 0,24 0,37 0,41 0,45 0,72 0,78 1,13 1,13 1.35
Волновое сопротивление 2о=75 Ом 1,0 1,9 2,31 1,5 2,4 2,3} Полиэтилен 2,2 2,2 2,3J 2,2 2,2 4,6 4,6 7,3 7.3 7,3 9,0 3,5 3,2 7.3 7.6 9,5 10.3 9,5 12.2 205J Фторопласт-4 2,3 2,3 2,3 2,3 2,3 2,3 Полиэтилен Волновое сопротивлеиие 2о=50 Ом Полиэтилен Фторопласт-4 Полиэтилен
0.22 0.18 0.19 0,15 0.28 0,11 0,09 0.07 0,023 ХАРАКТЕРИСТИКИ ГИБКИХ ДВУХПРОВОДНЫХ СИММЕТРИЧНЫХ КАБЕЛЕЙ
ПЕРЕВОД ДЕЦИБЕЛ В НЕПЕРЫ Децибелы 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1,8 2,0 2,5 3.0 3.5 4,0 4.5 5.0 5,5 0.023 0.046 0,069 0,092 0,115 0,138 0.161 0,184 0.207 0.230 0,287 0,345 0,403 0,460 0.518 0,575 0,63 Децибелы 6.0 6.5 7,0 7.5 8,0 8.5 9,0 9,5 10.0 11,0 12,0 13,0 14,0 15,0 16,0 17.0 18,0 0,69 0,75 0,81 0,86 0,92 0,98 1.04 1,09 1,15 1.27 1,38 1.50 1,61 1.73 1,84 1,96 2,07 Децибелы 19,0 20.0 25,0 30.0 35,0 40,0 45,0 50,0 55.0 60,0 65,0 70.0 75,0 80.0 85,0 90,0 95,0 100,0 2,19 2.30 2.88 3,45 4.03 4,60 5,2 5,8 6,3 6,9 7,5 8,1 8.6 9,2 9.8 10,4 10.9 11,5 список ЛИТЕРАТУРЫ 1. Айзенберг Г. 3. Коротковолновые антенны. М., Связьнздат, 1967, 2. Бекетов Н. И., Харченко К. П. Измерения и испытания при конструировании и регулировке радиолюбительских антенн. М., Связь , 1975. 3. Белоруссов Н. И., Гроднев И. И. Радиочастотные кабели. Изд. 3-е. М., Энергия , 1973. 4. Валитов Р. А., Сретенский В. Н. Радиотехнические измерения. М., Советское радио , 1970. 5. Драбкин А. А., Зузенко В. Л., Кислов А. Г. Антенно-фидерные устройства. М., Советское радио , 1974. 6. Изюмова Т. И., Свиридов В. Т. Волноводы, коаксиальные н полос-ковые линии. М., Энергия , 1975. 7. Капчннскнй Л. М. Телевизионные антенны. М., Энергия , 1970. 8. Кочержевский Г. Н. Антенно-фидерные устройства. М., Связь , 1972. 9. Кузииец Л. М., Метузалем Е. В., Рыманов Е. А. Телевизионные приемники и антенны. М., Связь , 1974. 10. Лебедев И. В. Техника н приборы сверхвысоких частот. Т. 1. М., Высшая школа , 1970. 11. Марков Г. Т., Сазонов Д. М. Антенны. М., Энергия , 1975. 12. Ротхаммель К. Антенны. Изд. 2-е. М., Энергия , 1969. 13. Уолтер К. Антенны бегущей волны. М., Энергия , 1970. 14. Фельдштейн А. Л., Явич Л. Р., Смирнов В. П. Справочник по элементам волноводной техники. М., Советское радио , 1967. ОГЛАВЛЕНИЕ Предисловие ..................... 3 Глава первая. ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ НОМОГРАММЫ...... 4 1. Наиболее употребительные функции........... 4 2. Частота и длина волны................ 4 3.,Отношение величин в децибелах............ 5 4. Расчет схем, содержащих R, L, С........... 11 5. Электрическая длина линии.............. 16 6. Глубина проникания высокочастотных токов. Сопротивление поверхностного слоя.................. 17 7. Длина волны в диэлектрике.............. 20 8. Резистивные четырехполюсники............. 20 Глава вторая. ЛИНИИ ПЕРЕДАЧИ.............. 23 9. Общие сведения................... 23 10. Волновое сопротивление коаксиальной линии ....... 26 И. Волновое сопротивлеиие открытой двухпроводной линии. Волновое сопротивление однопроводной линии над плоским экраном 30 12. Волновое сопротивление двухпроводной линии в цилиндрическом экране.................... 32 13. Волновое сопротивление двухпроводной симметричной ленточной линии..................... 32 14. Волиовое сопротивление одиопроводиой линии между двумя плоскими экранами................. 35 15. Волновое сопротивление полосковой линии типа сандвич 36 16. Активное сопротивление коаксиальной линии ....... 37 17. Активное сопротивление двухпроводной линии....... 38 18. Входное сопротивление четвертьволновой короткозамкнутой и полуволновой разомкнутой линий ............ 41 19. Волновое сопротивление согласующих четвертьволновых трансформаторов ..................... 43 20. Полоса пропускания четвертьволновых трансформаторов ... 45 21. Экспоненциальные согласующие трансформаторы...... 47 22. Согласующие шлейфы в линии передачи......... 49 23. Колебательный контур из отрезка линии и емкости .... 51 24. Настройка резонаторов................ 53 25. Эквивалентная относительная диэлектрическая проницаемость коаксиальной линии с изолирующими шайбами...... 55 26. Затухание в линии передачи.............. 55 27. Составнаи линия.................. 57 1 ... 5 6 7 8 9 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||