Узгодження антени з фідером

Це питання цікавить багатьох радіолюбителів. Воно виникає, наприклад, при необхідності підключення до антени симетричної двопровідної 300-омної фідерної лінії замість 75-омного коаксіального кабелю або, навпаки, при заміні 300-омної відкритої лінії на 75-омну коаксіальну.

Фідер не завжди можна безпосередньо підключити до антени, минаючи узгоджувальний пристрій. Питання виконання компенсованого переходу (або узгоджувального пристрою) від антенної системи до фідерної лінії - одне з основних при конструюванні антен. Воно спрямоване, головним чином, на зменшення втрат у фідері шляхом забезпечення в ньому режиму, близького до режиму біжучої хвилі. Основна фідерна лінія, як правило, найпротяжніша. Тому саме її бажано якомога краще узгодити з навантаженням.

Чому виникає необхідність в узгоджувальних пристроях і які умови потрібно дотримуватися при виготовленні складних антен з кількома парами точок живлення?

У фідері з заданим хвильовим опором не всяке навантаження створює режим, близький до режиму біжучої хвилі. І навпаки, щоб отримати оптимальне узгодження даного навантаження з фідером, знадобиться фідер певного хвильового опору. Здавалося б, що, користуючись графіком рис. 1, для багатьох випадків практично зустрічаючихся навантажень, можна підібрати фідер необхідного хвильового опору та забезпечити в ньому прийнятний КБВ. Однак при цьому упускається з виду вхідне (вихідне) опір тієї апаратури (телевізора, приймача, передавача), до якої фідер підключений своїм другим кінцем. Щодо цього опору також повністю зберігається вимога забезпечення узгодження з лінією передачі. Як правило, значення вхідного (вихідного) опору апаратури намагаються отримати близькими до значення хвильового опору серійних кабелів. Це обставина змушує приймати спеціальні заходи щодо узгодження антени з фідером, хвильовий опір якого вибирається відповідно до вхідного (вихідного) опору радіоапарата.

Рис.1

У системі живлення складних антен з кількома парами точок живлення виникають додаткові труднощі, пов'язані з тим, що на проводах кожної антени-елемента, що входить до решітки, необхідно забезпечити рівність струмів за фазою і амплітудою.

Останнє досягається завдяки розподільчим фідерам, які підключаються паралельно до Основного, наприклад, так, як показано на рис.2,а і 2,б. Сами розподільчі фідери вже безпосередньо навантажені на антени. Слід зазначити, що електричні довжини і хвильові опори розподільчих фідерів, включених симетрично в схему живлення, повинні бути відповідно рівними.

Рис.2

Паралельне підключення розподільчих фідерів призводить врешті-решт до зменшення опорів і з'являється необхідність в їх відновленні. Чим більше антен-елементів, тим більше розподільчих фідерів і відчутніше зменшення опорів. Живлення за схемою рис. 2, вигідно відрізняється від двох попередніх, оскільки в точках 1-1 підключення

основного фідера відновлюється значення вхідного опору, що має місце на вході кожного окремо взятого розподільчого фідера. Дійсно, розподільчі фідери 2, 3, 4 і 5 включені попарно паралельно, а самі пари в точках 1-1 підключаються до основного фідера послідовно. При цьому фази напруги, підводяться до точок 1-1, зсунуто відносно одна одної на 180°. Для правильної фазування антен потрібно штучно врахувати цей фазовий зсув, переполюсував у точках живлення антен 2, 3 відносно антен 4, 5. Одним з шляхів вирішення питань узгодження є застосування в якості розподільчих фідерів відрізків ліній з хвильовим опором w_{расп.фид.} більшим, ніж хвильовий опір основного фідера w_{осн.фид.}.

Наприклад, у схемі рис. 2,а зручно застосувати лінії з w_{расп.фид.}=300 Ом при w_{осн.фид.}=75 Ом, оскільки, будучи включеними паралельно, ці лінії забезпечать в основному живильному фідері таке ж значення КБВ, яке має місце в кожному з розподільчих фідерів.

Для збереження аналогічного режиму (рис. 2,б) необхідно, щоб відрізки ліній 0-3, 0-4, 0'-2 і 0'-5 мали w_{расп.фид.}=300 Ом, а відрізки від точок 0 і 0' до основного фідера - відповідно по 150 Ом при w_{осн.фид.}=75 Ом.

Як у першому, так і в другому випадках слід так підібрати антенни-елементи, щоб їх вхідне опір у робочому діапазоні частот забезпечувало в розподільчих фідерах прийнятний КБВ.

Для узгодження використовують також і трансформатори опорів, зокрема послідовно включені відрізки ліній. Місця їх включення в схеми живлення показані на рис. 2 жирними лініями.

РАДІО N 10, 1966 р. с.27.