рис. 3.12а, состоит из отрезка трубки .диаметра D2, короткозамкнутой на конце и надетой на внешний экран коаксиальной линии диаметра Di. Длина трубки составляет ~А,/4. Отношение диаметров D2ID, выбирается в пределах 3...4, что соответствует минимальным потерям в этом резонансном контуре. Симметрирующее устройство такой конструкции, имеющее внешнее сходство со стаканом, получило название четвертьволнового стакана.

Следует обратить внимание на то, что максимальная амплитуда тока приходится на дно стакана, и поэтому надо принять самые серьезные меры для хорошего электрического соединения дна стакана с внешним экраном коаксиального кабеля. Для этого дно стакана после снятия защитной оболочки с кабеля пропаивают с внешним экраном кабеля, а затем место пайки покрывают лаком. Кроме того, верхняя часть стакана закрывается тонкой диэлектрической шайбой, материал которой имеет малое значение Ег. Наличие внутри внешней коаксиальной линии диэлектрического материала (оболочка коаксиального кабеля питания и диэлектрическая шайба) изменяет ее электрическую длину. Можно принять, что коэффициент укорочения /( 0,92...0,96. Поэтому высота стакана обычно выполняется равной 0,23...0,24Х.

Стакан обычно изготовляется из оцинкованной жести (в качестве стакана можно использовать цилиндрические металлические банки из-под соков, овощей и т. п.). Рекомендуется на дне стакана просверлить несколько небольших отверстий для стока воды, попадающей в стакан.

Рассматриваемое устройство помимо функции симметрирования может осуществлять и функции четвертьволнового трансформатора (для согласования сопротивлений). Пример подобного рода устройства приведен на рис. 3.126. Собственно трансформатором в этом устройстве является полая медная трубка с диаметрами Dj и rfz, а также внутренний провод с диаметром dt. Отношение rfj/di определяет сопротивление трансформатора Zot, которое можно определить с помощью номограмм а рис. 2.27 или графика на рис. 2.26. Зная входное сопротивление антенны Ra и волновое сопротивление линии Zo, нетрудно определить Zot, например, с помощью номограммы на рис. 2.39.

Практическое выполнение данного устройства достаточно подробно показано на рис. 3.126. Один конец медной проволоки диаметра d, припаивается к средней части коаксиального контактного соединения, с помощью которого осуществляется связь с коаксиальной линией питания. На проволоку надевают несколько диэлектрических шайб с внешним диаметром d, соответствующим внутреннему диаметру согласующего трансформатора, полую трубку с внутренним диаметром rfa и внешним Di, а также металлическую шайбу, являющуюся дном четвертьволнового стакана. Сверху надевают собственно стакан симметрирующего устройства, а медную проволоку диаметром rfi натягивают и припаивают к клемме, вмонтированной в диэлектрик и размещенной на оси устройства. Далее эту клемму соединяют с одним плечом вибратора, а поверхность стакана присоединяют к другому плечу вибратора.

Рассмотренная схема обычно широко применяется в диапазоне УКВ.

Двустороннее симметрирующее устройство. Симметрирующее устройство этой конструкции состоит нз двух четвертьволновых стаканов (см. рис. 3.11г). Средняя жила кабеля питания соединяется с одним плечом вибратора, а также со сред-

ией жилой верхнего стакана. Внешняя жила кабеля питания соединяется с другим плечом вибратора. В связи с тем что оба плеча вибратора нагружены на одинаковые сопротивления четвертьволновой короткозамкнутой коаксиальной линии, асимметрия схемы при изменении частоты возникает в меньшей степени, чем, например, в предыдущей схеме. Отметим, что такая конструкция более удобна для эксплуатации, так как обеспечивает меньший уровень шумов, вызванных атмосферными зарядами.

Симметрирующее устройство (рис. 3.13а). Расположим вблизи коаксиального кабеля питания еще один отрезок коаксиального кабеля длиной Х/4 и соединим экран дополнительного кабеля с тем из плеч диполя, к которому подсоединена средняя жила основного кабеля питания. Поле тока асимметрии на дополнительном кабеле компенсирует поле тока асимметрии на основном кабеле (см. рис. 3.116). Естественно, что основную роль в этой схеме играет внешний экран дополнительного кабеля, так как по его средней жиле ток не протекает. Очень важно сохранять постоянство расстояния е между обеими кабелями на всей длине /. Важную роль также играют свойства диэлектрических защитных оболочек обоих кабелей. Отметим, что умеггьшение расстояния е между кабелями снижает потери излучения по асимметричной отраженной волне и тем самым улучшает эффективность симметрирования. Однако надо иметь в виду, что уменьшение расстояния е приводит к росту потерь в диэлектрических защитных оболочках кабеля. Эти потери особенно сильно возрастают, если поверхность кабеля покрыта влагой или сажей. Обратим внимание на то, что вблизи диполя между обоими кабелями существует напряжение, равное напряжению, подведенному к плечам диполя. Важно осуществить хороший электрический контакт на конце четвертьволнового дополнительного кабеля с экраном основного кабеля питания.

Малому расстоянию е между кабелями соответствует малое значение волнового сопротивления Zoc симметрирующего устройства. Оптимальное значение Zoc равно 75 Ом. Кроме того, малому расстоянию е между кабелями соответствует уменьшение коэффициента укорочения К, так как возрастает влияние диэлектриков защитных оболочек кабеля. Например, при e = d, т. е. при касании защитных оболочек кабеля, К=0,8, в то время как при e=3d /(=0,92.

Область применения рассматриваемой схемы симметрирования - простые (вибраторные) антенны на КВ.

В диапазоне УКВ применяется модернизированный вариант этой схемы, приведенный на рис. 3.136. Здесь каждое плечо диполя и четвертьволновый отрезок кабеля выполняются как единое целое в виде полой согнутой трубки. Кабель питания вводится в одну из трубок, причем экран кабеля питания электрически соединен с ней, а средняя жила кабеля питания выводится через специальное отверстие в этом плече диполя и подсоединяется к другому плечу диполя. Как и ранее, концы обеих трубок (на расстоянии %14 от диполей) имеют между собой хорошее электрическое соединение.

Такая конструкция легко обеспечивает постоянное расстояние между трубками. Коэффициент укорочения в данном устройстве /(=0,96, поэтому точная длина трубок (=0,24Х. Несоблюдение этой длины приводит к появлению реактивной составляющей во входном сопротивлении антенны, имеющей индуктивный характер при /<0,24Х и емкостный при 1> 0,241.

e = г...5с£

K-X/Z

Отберстие для средней жилы кабеля

Изолятор

е=(2...5)а d,=d2

Соединительный зажим

200 100

-100 -200

-300

-400

K-Xl2

- Ziis=mom

....... Zas = 750M

---2 os = 37,5Ом

-без симметрирунг-

щего устройства.

/. 0,78fa = 105МГи,

2. 0,80/1, = 115МГц

3. O.BSfg = 128МГц 4 1,00 f = 145МГц

е>50мм

2 =50..Л50М

5. 1,08Jo -

6. 1,20fo -

7. 1,30f,:

157МГц

тмгц тмгц

0,49 X

Рис. 3.13. Схемы симметрирующих устройств:

,а - симметрирующее устройство иа KB; б - симметрирующее устройство иа УКВ; в -- диаграммы R и X составляющих входного сопротивления антенны с симметрирующим устройством при изменении частоты; г - щелевое симметрирующее устройство: д - двойное щелевое симметрирующее устройство с вибратором и рефлектором; е - симметрирующее устройство с использованием отрезка коаксиальной линии

5 Зак. 351 129