ФИДЕРНЫЕ ЛИНИИ

Антенны для любительской связи

11.3 ФИДЕРНЫЕ ЛИНИИ

Только в переносных малогабаритных радиостанциях возможно непосредственное подключение антенны к приемо-передатчику, во всех остальных случаях между антенной и приемо-передатчиком необходимо включить фидерную линию, которая должна служить для передачи высокочастотной энергии с минимальными потерями и без паразитного излучения.

Применяемые в радиотехнике фидеры с электрической точки зрения являются длинными линиями.

Длинными линиями принято называть электрические линии, длина которых соизмерима с длиной распространяющихся вдоль них волн.Они могут быть длиной в несколько десятков сантиметров, а в некоторых случаях их длина может измеряться десятками метров.

Важнейшим электрическим параметром линии является ее комплексное сопротивление Z. Волновое сопротивление линии в режиме бегущей волны имеет чисто активный характер и обозначается р (ро). Линию можно представить в виде соединения индуктивностей и емкостей, распределенных по ее длине (рис. 11.4).

Индуктивность L и емкость С, приходящиеся на единицу длины линии, называются погонными индуктивностями и емкостями. Разбив условно всю линию на элементарные единичные участки, можно изобразить эквивалентную электрическую схему длинной линии в виде представленном на рис. 11.4.

Волновое сопротивление в основном зависит от поперечных размеров линии и вида применяемого диэлектрика между проводниками линии. Обычно встречаются волновые сопротивления от 30 до 600 Ом.

Высокочастотные линии, имеющие волновое сопротивление от 30 до 300 Ом, изготовляются промышленностью в виде ленточных и коаксиальных кабелей (рис. 11.5 и рис. 11.6). Волновое сопротивление коаксиального кабеля можно определить по формуле:

Линия, нагруженная на активное сопротивление. Если линия нагружена на активное сопротивление, то известная доля энергии всегда поглощается в нем, и вдоль линии происходит перенос энергии. Если сопротивление нагрузки

отличается от волнового сопротивления линии, то часть энергии падающей волны отражается обратно к источнику. При этом в линии возникают стоячие волны которые характеризуют потери в линии, и только часть энергии источника, выделяемая в сопротивлении нагрузки, является полезной. Конечная цель согласованной нагрузки - создать в линии бегущую волну, т.е. передать всю энергию источника в нагрузку, которой является антенна. Входное сопротивление линии может иметь активную и реактивную составляющие. Придавая различное значение величине Rн, можно легко построить картину распределения напряжения и тока в линии (рис. 11.8). При замыкании линии накоротко (рис. 11.8, а), где Rн = 0, коэффициент отражения равен максимуму и в линии образуются только стоячие волны. С увеличением сопротивления нагрузки до Rн = р, где р - волновое сопротивление линии, коэффициент отражения будет равен нулю, в линии установится только бегущая волна и вся энергия источника передается в нагрузку (антенну) рис. 11.8,6. Таким образом, условие согласования линии с нагрузкой состоит в том, что последняя должна иметь чисто активный характер и быть равной волновому сопротивлению линии. На рис. 11.8,в. рассмотрен вариант, когда нагрузка Rн=оо, т.е. отключена, и в линии образуются стоячие волны, как и в случае рис. 11.8,а., только фаза отраженной волны изменилась на 180° В результате максимумы и минимумы стоячих волн поменяются местами. На практике степень согласования фидерной линии с нагрузкой определяется с помощью измерительных приборов, которые будут рассмотрены в отдельной главе. Существуют два варианта измерений. В промышленности принято измерять коэффициент бегущей волны (КБВ ), а в любительской практике измеряют коэффициент стоячей волны (КСВ). В первом случае градация прибора от 0 до 1, где единице соответствует наилучшее согласование линии с нагрузкой, т.е. в линии образуется бегущая волна, а нулевое значение указывает максимальное значение стоячей волны. При пользовании любительским методом измерения КСВ прибор градуируется от 0 до 10 и после вычисления, о котором будет рассказано в описании КСВ-метра, показание, равное нулевому значению отраженной волны, соответствует наилучшему согласованию линии с нагрузкой.