Согласование антенны с фидером

"... Как выполнить систему питания антенны п подключить к ней основную фидерную линию?" - На этот вопрос отвечает кандидат технических наук К. П. Харченко. Этот вопрос интересует многих радиолюбителей. Возникает он, например, при необходимости подключения к антенне симметричной двухпроводной 300-омной фидерной линии вместо 75-омного коаксиального кабеля или, наоборот, при замене 300-омной открытой линии на 75-ом-ную коаксиальную.

Фидер не всегда можно непосредственно подключить к антенне, минуя согласующее устройство. Вопрос выполнения компенсированного перехода (или согласующего устройства) от антенной системы к фидерной линии - один из основных при конструировании антенн. Он направлен главным образом на уменьшение потерь в фидере путем обеспечения в нем режима, близкого к режиму бегущей волны. Основная фидерная линия, как правило, самая протяженная. Поэтому именно ее желательно возможно лучше согласовать с нагрузкой.

Почему возникает "необходимость в согласующих устройствах и какие условия нужно соблюсти при изготовлении сложных антенн с несколькими парами точек питания?

В фидере с заданным волновым сопротивлением не всякая нагрузка создает режим, близкий к режиму бегущей волны. И наоборот,чтобы получить оптимальное согласование данной нагрузки с фидером, потребуется фидер определенного волнового сопротивления.

Казалось бы, что, пользуясь графиком рис. 1, для многих случаев практически встречающихся нагрузок, можно подобрать фидер необходимого волнового сопротивления и обеспечить в нем приемлемый КБВ. Однако при этом упускается из вида входное (выходное) сопротивление той аппаратуры (телевизора, приемника, передатчика), к которой фидер подключен своим вторым концом. В отношении же этого сопротивления также полностью сохраняется требование по обеспечению согласования с линией передачи. Как правило, значение входного (выходного) сопротивления аппаратуры стараются получить близкими к значению волнового сопротивления серийных кабелей. Это обстоятельство вынуждает принимать специальные меры по согласованию антенны с фидером, волновое сопротивление которого выбирается применительно к входному (выходному) сопротивлению радиоаппарата.

В системе питания сложных антенн с несколькими парами точек питания возникают дополнительные затруднения, связанные с тем, что на проводах каждой антенны-элемента, входящей в решетку, необходимо обеспечить равенство токов по фазе и амплитуде.

Последнее достигается благодаря распределительным фидерам, которые подключаются параллельно к основному, например, так, как показано на рис. 2, а и 2,б. Сами распределительные фидеры уже непосредственно нагружены на антенны. Следует отметить, что электрические длины и волновые сопротивления распределительных фидеров, включенных симметрично в схему питания, должны быть соответственно равными.

Параллельное включение распределительных фидеров приводит в итоге к уменьшению сопротивлений и появляется необходимость в их, восстановлении. Чем больше антенн-элементов, тем больше распределительных фидеров и ощутимее уменьшение сопротивлений. Питание по схеме рис. 2, в выгодно отличается от двух предыдущих, так как в точках 1-1 подключения основного фидера восстанавливается значение входного сопро-тивления, имеющееся на входе каждого от-дельно взятого рас-пределительного фи-дера. Действительно, распределен тельные фидеры 2, 3, 4 и 5 включены попарно параллельно, а сами пары в точках 1-1 подключаются к основному фидеру последовательно. При этом фазы напряжения, подводимые к точкам 1-1, сдвинуты относительна друг друга на 180°. Для правильной фазировки антенн нужно искусственно учесть этот фазовый сдвиг, пере-полюсовав в точках питания антенн 2, 3 по отношению к антеннам 4, 5. Одним из путей решения вопросов согласования является применение в качестве распределительных фидеров отрезков линий с волновым сопротивлением Wрасп.фид. большим, чем волновое сопротивление основного фидера Wосн.фид.

Например, в схеме рис. 2, а удобно применить линии с Wрасп.фид.=300 ОМ при Wосн.фид.=75 ом, так как, будучи включенными параллельно, эти линии обеспечат в основном питающем фидере такое же значение КБВ, которое имеет место в каждом из распределительных фидеров.

Для сохранения аналогичного режима (рис. 2, б) необходимо, чтобы отрезки линий 0-3, 0-4, 0'-2 и 0'-5 имели Wрасп.фид. = = 300 ом, а отрезки от точек 0 и 0' до основного фидера- соответственно по 150 ом при Wосн.фид.=75 ом.

Как в первом, так и во втором случаях следует так подобрать антенны-элементы, чтобы их входное сопротивление в рабочем диапазоне Частот обеспечивало в распределительных фидерах приемлемый КБВ.

Для согласования используют также и трансформаторы сопротивлений, в частности последовательно включенные отрезки линий. Места их включения в схемы питания показаны на рис. 2 жирными линиями.

РАДИО N 10, 1966