Методы и средства передачи информации (Лекция №16)

Диаграмма направленности		Директоры
			Активный вибратор
		Рефлектор

Рис. 16.9 − Директорная антенна в диапазоне частот от 50 до 200 МГц (телевизион-

U0 ная)

U0

Направление излучения или приема сигнала

Рисунок 16.10 − Логарифмическая периодически связанная вибраторная антенна для частотного диапазона от 200 МГц до 1 ГГц

спиральных проводов со съемом сигнала U 0 на узкой стороне (рис. 16.11). Ши-

рокополосность такой антенны определяется тем, что излучающая (приемная) область структуры антенны в зависимости от частоты смещается вдоль ее продольной оси в ту часть (активную плоскость), для которой периметр конуса равен длине волны.

Оптимальными с точки зрения лучшего согласования антенны с волновым сопротивлением 120π свободного пространства являются волноводные рупорные антенны, схематично представленные на рис. 16.12.

U0

Направление

излучения

Рис. 16.11 Коническая логарифмическая спиральная антенна для частотного диапазона от 200 МГц до 1 ГГц

21

Как мы уже знаем, волновод – вид экранированной линии передачи, образованной полой трубой (обычно с прямоугольным поперечным сечением), выполненной из хорошо проводящего материала, внутри которой распространяется электромагнитная волна. Открытый конец волновода называют «раскрыв». Он используется в качестве антенны. Возможны различные варианты формирования излучающего раскрыва рупорных антенн. При этом ширина диаграммы направленности рупорных антенн в каждой из плоскостей обратно пропорциональна геометрическому размеру раскрыва антенны в указанной плоскости.

Неудобство волноводных рупорных антенн – их громоздкость. Так, на частоте 915 МГц размеры поперечного сечения волновода стандартного сечения со-

ставляют 247,65×123,82 мм, а рупор должен иметь размер поперечного сечения в плоскости излучения в несколько раз шире, причем его продольный размер L должен быть в десять и более раз больше, чем длина волны. Достоинство волноводных рупорных антенн высокая широкополосность, достигающая октавы (т.е. восьмикратного перекрытия).

Раскрыв волновода стандартного сечения определяет диаграммы направленности излучателей квази изотропного типа (КНД не более 2 дБ).

Применение различных видов антенн, как правило, регламентируется требованиями стандартов.

Кратко остановимся на вопросе присоединения выходных зажимов антенн к входам приемных устройств.

Линии передачи напряжений с выхода антенны могут быть симметричными (двухпроводные линии) или несимметричными – коаксиальные линии. Входы измерительных приемников несимметричны (коаксиальные разъемы), поэтому линии передачи, используемые для связи антенн с измерительными приемниками – коаксиальные линии.

Если фидер несимметричная (коаксиальная) линия, то, как правило, проблем согласования его с входом приемника (или выходом передатчика) не возникает.

22

	a ′=λ/ 2			Е-		диаграмма
a =λ/ 2					Е			Н- диаграмма

b ≤λ/ 2

b′≥λ	Н	а)

L ≥10 λ

Излучающий

раскрыв

a ≈λ/2

L ≥ 50 λ	a ′≥10 λ

б)

в)

Рисунок 16.12 − Рупорные широкополосные антенны:

а – вариант расширения в плоскости Е; б – расширение в Н – плоскости; в – вариант расширения в плоскостях Е и Н

Для согласования симметричных выходов антенн с коаксиальными линиями используют симметрирующие (здесь по смыслу – десимметрирующие) трансформаторы. Простейший вид десимметрирующего трансформатора – выполнение части коаксиального кабеля в виде катушки, расположенной непосредственно у зажимов антенны (рис. 16.13). Эта катушка оказывает току оболочки кабеля повышенное сопротивление, а противофазные токи жилы и оболочки, определяемые сигнальными токами измеряемой помехи, равны друг другу и не встречают индуктивного сопротивления (суммарный магнитный поток, образо-

23

Рис. 4.31. Десимметрирующий трансформатор в

виде катушки индуктивности из оболочки кабеля

ванный ими в катушке, равен нулю). Более сложные виды десимметрирующих трансформаторов выполняют на базе связанных катушек, что одновременно с десимметрированием обеспечивает широкополосное согласование (заданный коэффициент трансформации). Согласующие трансформаторы могут быть выполнены и стандартными методами с использованием отрезков линий передачи. Известно, что такие трансформаторы более узкополосны.

Десимметрирующие трансформаторы необходимы, чтобы исключить потери мощности сигнала на входе коаксиальной линии. В отсутствии десимметрирующих трансформаторов потери мощности возникают в результате деления сигнала на выходе антенны (на входе линии связи) на напряжение между ее внутренним и внешним проводниками и сигнал, излучаемый в пространство между оболочкой и окружающими заземленными предметами (рис. 16.14), токи которого замыкаются через паразитные емкости (см. с. 25).

24

Коаксиальный кабель
Вибраторная антенна	U	′	0

Спар2

Спар3

U 0

Спар1

Спар1

rз	а

Z вых

I 0

Спар2

I ′0

Z н

U′0

U 0

I ′пар

I ′пар

б

С

пар1

Спар1

С

пар3

rз

Рисунок 16.14 – Цепь (а) и схема (б) передачи сигнала с выхода симметричной антенны на вход приемника через коаксиальный кабель

25