Графики, приведенные на рис. ЗЛЗв, показывают зависимость входного сопротивления в точках Л-Л при изменении частоты и различных значениях волнового сопротивления симметрирующего устройства Zoc. Графики построены для dA=100. Без симметрирующего устройства диапазопность схемы, как видно из этих графиков, резко уменьшается. На рисунке область внутри окружности соответствует значению Kcti/<2. Использование симметрирующего устройства с Zoc = 150 Ом увеличивает диапазонность. При Zoc = = 75 Ом действие симметрирующего устройства оптимально. Это может быть, в частности, объяснено тем, что в данном случае устройство можно рассматривать как шлейф (см. § 2.2). При дальнейшем уменьшении Zoc диапазопность симметрирующего устройства вновь уменьшается. В частности, при Zoc =37,5 Ом слабо меняется с частотой реактивная составляющая входного сопротивления, но сильно изменяется активная составляющая. На приведенных графиках точками с номерами (от / до 7) обозначены частоты, значения которых приведены в таблице к этому рисунку.

Щелевое симметрирующее устройство (рис. 3.1 Зг). Разновидностью только что рассмотренного устройства является щелевое симметрирующее устройство, которое обычно используется в диапазоне (0,45 ..15) ГГц (в облучателях параболических антенн). В трубке с внутренним диаметром D расположен вдоль оси провод с диаметром d. Отношение диаметров D/d получают исходя из требуемой величины волнового сопротивления Zo. Обычно берут Dld = = 3,6, что соответствует Zo = 75 Ом. Во внешней трубке точно по диаметру и на глубину 0,24Х прорезана двусторонняя щель шириной примерно равной d.

Каждое плечо диполя соединяется с одной из половинок внешней трубки, а внутренний провод - с другой из половинок. Длина диполя, измеренная ме.жду его концами, берется равной КУ2, а коэффициент укорочения К определяется из графика иа рис. 2 80.

В конструкции, изображенной на рис. 3.1 Зг, щель создает две резонансных четвертьволновых замкнутых на конце линии В значительной мере аналогичное устройство было рассмотрено ранее при анализе схемы на рис. 3.136.

Двойное щелевое симметрирующее устройство (рис. 3 13i3). Это устройство подобно ранее рассмотренному двустороннему симметрирующему устройству, изображенному на рис. 3 11г. Оно имеет те же достоинства, а именно большую эффективность симметрирования и большую диапазонность. Кроме того, в устройстве возможно непосредственное подсоединение дополнительных пассивных элементов (например, рефлекторов). Указанные на рисунке размеры соответствуют наиболее часто встречающемуся варианту выполнения схемы. На этом же рисунке указано положение фазового центра излучателя, выполненного на базе рассматриваемого устройства и содержащего как активный вибратор, так и пассивный рефлектор.

Симметрирующее уст.ройство с использованием отрезка дополнительной коаксиальной линии (рис. 3 13е) Искажения распределения поля, возникающие из-за тока асиымстрпи, можно скорректировать введением дополнительного отрезка кабеля, на котором наводится противофазный ток асимметрии. Можно сказать, что эта система симметрирования близка к симметрирующему устройству, изображенному на рис 3.13а. Разница заключается в том, что обе жилы дополнительного коаксиального кабеля соединены с обоими плечами диполя. Отрезок допол-

припаять

У 2. ка.ззх

где К=0,6в

Рис 3 14. Симметрирующее устройство с полуволиовой петлей

нительного кабеля, электрическая длина которого равна Я/4, на конце закорочен (рис. 3 13е). Длина / отрезка кабеля с полиэтиленовой изоляцией (ег = 2,3), коэффициент укорочения которого /(=0,66, равна 0,165Х. Обратите внимание на то, что конец дополнительного кабеля не должен иметь электрический контакт с основным кабелем питания. В противном случае, т. е. при соединении конца дополнительного кабеля с основным, из-за того, что длина внешней части дополнительного кабеля /<0,25Х, образуется дополнительный контур, представляющий собой индуктивность Кроме того, следует считаться с тем, что отрезок дополнительной линии вносит в точках А-А шунтирующую емкость. Для уменьшения этой емкости следует размещать дополнительный провод на расстоянии е50 мм от основной линии питания. Симметрирую щее действие такой системы обычно не очень велико.

Симметрирующее устройство с полуволновой петлей (рис 3 14). Это наиболее распростраиенвое сим1метр1ирующее резонансное устройство. Одно плечо диполя соединено со средней жилой коаксиального кабеля Другое плечо диполя должно быть возбуждено током, отличающимся по фазе на 180°. В ранее описанных системах требуемый фазовый сдвиг достигался путем подключения второго плеча диполя к внешнему экрану коаксиального кабеля, что, в принципе, приводит к асимметрии

Фазовый сдвиг на 180° появляется на конце линии, длина которой составляет 0,5Я, 1,5Я, 2,5Я и т. д Следовательно, соединив среднюю жилу коаксиального кабеля через отрезок длиной Я/2 со вторым плечом вибратора, создадим тем самым симметричную систему питания. В этом случае оба плеча диполя наводят па экране коаксиального кабеля противофазные токи асимметрии, которые компенсируют друг друга. Необходимо помнить, что полуволновая петля должна быть симметрично расположена относительно плеч диполя.

Достаточно просто показать, что выходное сопротивление такой системы равно 4Zo. Следовательно, для хорошего согласованпя требуется использовать антенну с входным сопротивлением /?д = = 42 .

Например Для питающей коаксиальной линии с 2о = 50 0м необходимо, чтобы /?л = 200 Ом, а при 2о=75 Ом 2о = 300 Ом. Такие значения входного сопротивления имеют петлевые вибраторы (см. § 2 3).

Длина петлевого отрезка может быть равной ЗЯ/2 или даже 5Я/2, однако иа практике в основном используются полуволновые Отрезки. Вновь напомним, что физическая длина отрезка отличается от электрической длины. Мерой несоответствия этих длин служит коэффициент укорочения: / = /(Я/2 Поэтому для обычных коаксиальных кабелей получаем, что / = 0,32Я. Отметим, что волновое сопротивление полуволнового отрезка не играет здесь существен-

5 Зак. 351 131

ной роли. Обычно используют коаксиальные кабели с 2о = = 50...75 Ом.

Широкополосность рассматриваемой системы достаточно велика и составляет приблизительно 30%.

Если данную систему применить для возбуждения полуволнового диполя, то необходимо дополнительно включить четвертьволновый трансформатор с Zt = 2Zo между симметрирующим устройством и плечами диполя. Наиболее целесообразно в данном случае использовать схему четвертьволнового трансформатора, изображенную на рис. 3.66.

Двухпроводное симметрирующее устройство (рис. 3.15). Два отрезка двухпроводной линии с волновым сопротивлением Zi, имеющих одинаковые длины Х/4, подключаются в точках В-В параллельно к проводам питающей линии. В точках А-А одна пара проводов соединяется между собой, а ко второй паре подсоединяется нагрузка. Это устройство одновременно выполняет функции симметрирования и трансформации сопротивлении.

Сишет-ричный

Вход

2, =ZZo

Несимметричный в вход

л/4

Рис. 3 15 Двухпроводное симметрирующее устройство с использованием двух отрезков

а - двухпроводной линии, б - коаксиальной линии

Со стороны точек В-В сопротивление Rb = Z\I2, а со стороны точек А-А Ra = 2Zi. Поэтому коэффициент трансформации RaIiRb = 4 Если волновое сопротивление линии питания равно Zo, то условие согласования требует, чтобы Zi = 2Zo, а /?a = 4Zo.

При выполнении данных симметрирующих устройств обратите внимание на то, что между точками В-В приложено полное напряжение питания, поэтому сближение проводов симметрирующих линий может изменить их входгое сопротивление Кроме того, для л.ч>бой схемы, нзображенион на рис. 3.15, крайне важно выдержать одинаковые длины обоих отрезков. Снова напомним, что для обычного коаксиального кабеля /С=0,66, и поэтому для схемы, изображенной на рис. 3 156, физические длины отрезков /жО,16Л. Следовательно, внешние экраны коаксиальных кабелей образуют контур,