Сопротивление излучения вибратора резко уменьшается при увеличении числа вибраторов в антенне (рис. 7-41). Для облегчения условий согласования и обеспечения широкополосности в качестве активного

Рис. 7-41. Зависимость входного сопротивления антенны волновой канал от общего числа п вибраторов. 1 - для одиночного активного вибратора; 2 - для петлевого активного вибратора.

вод (оболочка кабеля) заземлен. Поэтому ток Ii (рис. 7-42) идет не только в плечо

1 вибратора, но и проходит по внешней поверхности оболочки кабеля. Между поверхностью кабеля и плечом 2 вибратора возникают токи смещения, текущие по оболочке кабеля и в плече 2 вибратора через емкости Се. в результате токи в плечах / и

2 вибратора получаются неодинаковыми, что приводит к искажению характеристики направленности и снижению к. п. д. антенны. в этом случае применяют симметрирующие устройства.

Рис. 7-43. Способы симметрирования при использовании коаксиального кабеля.

а - схема четвертьволнового стакана; 6 - схема и-образного колена.

вибратора антеии волновой канал обычно применяется петлевой вибратор Пнстолькорса.

Симметрирующие устройства. в случае применения фидера в виде симметричной двухпроводной лиши активный вибратор

гтп-ПТ1Т1Г iTm 11 1, 111 i 1 i

Рис. 7-42. Влияние несимметричности коаксиального кабеля на питание симметричного вибратора.

МОЖНО соединить с фидером непосредственно. Однако в качестве фидера на метровых и дециметровых волнах используется коаксиальный кабель, ие являющийся симметричной линией, так как его внешний про-

Симметрирование при питании симметричных вибраторов коаксиальными кабелями осуществляется несколькими способами. Принципиально наиболее простым способом является применение четвертьволнового стакана, представляющего собой четвертьволновую короткозамкнутую линию (рис. 7-43, а), входное сопротивление которой, равно бесконечности. в связи с этим ток не будет ответвляться на внешнюю оболочку кабеля. Длина цилиндра берется равной четверти средней длины волны рабочего диапазона.

На практике симметрирование более легко выполнить с помощью схемы u-об-разного колена, в котором путь тока от внутренней жилы кабеля до одного из плеч симметричного вибратора (иа рис. 7-43,6 плечо /) вследствие подключения дополнительного отрезка коаксиального кабеля оказывается на полволны длиннее пути тока до второго плеча вибратора. На дополнительной линии длиной в полволны фаза изменяется на 180°, и в точках а и 6 волна имеет одинаковые амплитуды, но противоположные фазы,что и нужно для симметричного возбуждения.. Так как оболочка кабеля при таком питании не соединена с плечами вибратора, то ответвления тока на внешнюю поверхность ие происходит.

Если выполнить симметрирование по схеме u-образного колена, то может быть нарушено согласование фидера с антенной. Действительно, полуволновый вибратор можно заменить сопротивлением /?а.вх с заземленной средней точкой (рис. 7-44), и тогда по входу кабеля параллельно подсоединяются два сопротивления: сопротив-

ление i?a.Bx/2 антенны (в точках а, б) и сопротивление полуволиовой линии, замкнутой на дальнем конце (в точках б, в) на сопротивление Ra.sxI2 антенны. Между внутренней жилой кабеля и его оболочкой

Рис. 7-44. Входное сопротивление U-образного колена с полуволновым вибратором.

оказываются подключенными параллельно два сопротивления величиной Ra.bxI2, так как полуволновая линия трансформирует сопротивление с одного конца на другой без изменений. В результате кабель нагружен на сопротивление /?h=.Ra.ex/4.

Рис. 7-45. Применение схемы U-образного колена с включением четвертьволновых трансформаторов.

Например, для обычного полуволнового вибратора это дает всего 73,1/4!и18 ом, а в случае петлевого вибратора 290/4- 72 ом. Если применяется кабель с 2оф=75 ом, то в первом случае необходимо выполнить согласование.

Когда при использовании U-образного колена необходимо выполнить согласование, то U-образное колено удлиняется на Я/4 с каждой стороны (рис. 7-45), т. е. к вибратору присоединяются четвертьволно-

вые трансформаторы. В этом случае к питающему фидеру в точках г, д оказываются подключенными параллельно два сопротивления, трансформированных четвертьволновыми участками до величины

J2 каждое, где Zop - волновое

А.вх

сопротивление U-образиого колена. Общее сопротивление в точках г, д будет =-

Отр

= р- . Для выполнения условии сог-

А.вх

ласования оно должно быть равно волновому сопротивлению фидера Zoa т. е.

Zoф =

R°aL отр-А.вх-оф-

Пример. Определить параметр! симметрирующего U-образного колена в случае питания полуволнового виб[затора коаксиальным кабелем с Zoф=75 6м.

Решение. Для этой цели используем схему U-образного колена с четвертьволновыми трансформаторами. Волновое сопротивление отрезка кабеля U-образного колена должно составлять:

Z Tp= K73,l-75 я 74 ож.

Таким образом, U-образное колено можно выполнить из того же кабеля, который применяется в качестве фидера.

При определении длины U-образного колена необходимо учитывать эффект укорочения длины волны в кабеле, заполненном диэлектриком с относительной диэлектрической проницаемостью е, а именно:

Ч = -±г . (7-79)

где Я -длина волны в воздухе.

При расчете симметрирующих и согласующих устройств антенн волновой канал необходимо знать величину /?а.вх, которая Б зависимости от общего числа вибраторов антенны может быть приближенно определена из графика на рис. 7-41.

Здесь изложены только основные виды симметрирующих устройств. Применяется в аитеиной технике и целый ряд других устройств (см. § 7-9) [Л. 17].

Диапазонные диско-конусные антенны. Поскольку симметричные вибраторы обладают малой диапазонностью, то на метровых волнах в качестве диапазонных антенн широкое распространение получили диапазонные диско-конусные антенны (рис. 7-46). Антенна представляет собой вертикальио-поляризованиый излучатель. Выполнение верхней части антенны в виде диска позволяет при небольших габаритах аитеииы получить хорошую диапазонность. Выполнение нижней части аитеины в виде конуса обеспечивает постоянство входного сопро-

IJ<A

Рис. 7-46. Диско-конусная антенна.

а - общий бид; б - схема антенны; в - характеристика направленности; I ~ металлический диск; S - вибратор; S - металлический конус сплошной или сетчатый; - внутренняя жила коаксиального кабеля; 5 - внешняя жила коаксиального кабеля.

тивления в широком диапазоне волн (до четырехкратной величины). Значительное увеличение поверхностей конуса и диска приводит к резкому понижению волнового сопротивления антекиы по сравнению с обычным проводным вибратором (до 50- 60 ом\ за счет увеличения емкости и уменьшения индуктивности антенны. Это и обеспечивает хорошую диапазонность антенны.

Характеристика направленности диско-конусной антенны в вертикальной плоскости подобна характеристике полуволнового вибратора, но в зависимости от соотношения диаметра А диска к диаметру D основания конуса может изменяться угол наклона максимума излучения (рис. 7-46, е). В горизонтальной плоскости характеристика направленности имеет форму круга, т. е. в горизонтальной плоскости антенна является Бсенаправленной.

Внутренняя часть конуса представляет собой симметрирующее устройство, предназначенное для перехода от несимметричного коаксиального кабеля к симметричной антенне, образованной поверхностями диска и конуса. Симметрирующее устройство выполняется в виде четвертьволнового короткозамкнутого отрезка коаксиального кабеля (размер В на рис. 7-46,6).

В диапазоне частот 100-150 Мгц активная составляющая входного сопротивления диско-конусной антенны меняется примерно от 40 до 80 ом при незначительной величине реактивной составляющей.

Диско-конусная антенна применяется также и на дециметровых волнах, вплоть до волны 10 см.

Телевизионные антенны

Передающие телевизионные антенны.

В настоящее время в СССР для телевизи-

онных передач отведен большой спектр частот, занимающий диапазон волн примерно от 6 до 1,3 м. При этом к передающим телевизионным антеннам предъявляется ряд специфических требований: ширина полосы пропускания антенны системы черно-белого телевидения должна составлять около 8 Мгц (для цветного телевидения- около 24 Мгц); входное сопротивление в диапазоне частот не должно изменяться более чем на ±10% среднего значения (реактивная составляющая должна быть равна нулю); в горизонтальной плоскости антенна должна быть ненаправленной, в вертикальной плоскости желательна умеренная концентрация излучения в направлении горизонта; поляризация поля желательна горизонтальная, поскольку источники индустриальных помех создают в основном излучения с вертикальной поляризацией поля и прием на горизонтальные антенны ведется при меньшем уровне поме.ч (применение круговой поляризации способствовало бы борьбе с отраженными от крыш и стен зданий сигналами, дающими вторичные контуры изображений; однако на приемной стороне создание антеин круговой поляризации привело бы к их усложнению).

Кроме того, антенны телевизионных передающих центров должны располагаться на значительной высоте с целью обслужить большой район местности телевизионными передачами. Это требует большой механической прочности антенн (ветровые нагрузки), электрической прочности и хорошей грозозащиты. При конструировании таких антенн необходимо стремиться избегать применения керамических изоляторов, легко повреждаемых при прямых попаданиях молнии в антенну. Как правило, пользуются металлическими изоляторами в виде четвертьволновых короткозамкнутых отрезков двухпроводных линий. Подобные изоляторы могут крепиться непосредственно к металлическим конструкциям мачты антенны и обеспечивают надежную грозозащиту.

Для получения удовлетворительных частотно-фазовых характеристик вибраторы антенн приходится выполнять толстыми или в виде плоскостных вибраторов. В СССР в качестве передающих телевизионных аи-тени широко используются аитениы с плоскостными вибраторами (рис. 7-47) типа турникетных антенн.

Турникетшя антенна, впервые предложенная в 1929 г. А. А. Пистолькорсом, для получения круговой поляризации в плоскости вибраторов использует два взаимно перпендикулярных симметричных вибрато-)а, возбуждаемых с разностью фаз 90°. 1ри этом поле от вибратора 1 равно:

£j= sin в sin at;