Антены и фидеры - назначение и параметры

 

 

ФИДЕРЫ  ПЕРЕДАЮЩИХ И ПРИЕМНЫХ АНТЕНН  
Условная классификация конструкций фидеров

 

Как уже  отмечалось в разделе 1, важнейшей  составляющей радиосредст-ва являются фидеры между радиопередатчиком  и передающей антенной или между  приемной антенной и радиоприемником. Фидеры радиосредств, ис-пользуемых для  целей связи и вещания, можно  разделить на два обособлен-ных  класса: открытые и закрытые. Открытые фидеры — это, как правило, двух-проводные  или четырехпроводные симметричные линии передачи. Закрытые фидеры представляют собой коаксиальный кабель или полый  металлический волновод. Открытые линии  применяются на частотах до 30 МГц, кабельные  — до 3000 МГц, волноводные — до 30 ГГц.

 

 

Требования, предъявляемые к фидерам и  некоторые их параметры 

 

Основным  требованием, предъявляемым к фидерам, является доведе-ние до минимума потерь энергии в нем. В зависимости  от конструкции фидера потери энергии  могут определяться: нагреванием  металлических элементов, изоляторов и окружающей среды, а также излучением (в случае открытого фи-дера). Качество фидера, в смысле потерь энергии, определяется коэффициен-том полезного действия.

Обратимся к схеме линии радиосвязи, приведенной  на рис. 2.1. Коэффи-циентом полезного  действия фидера передающей антенны  называется отно-шение мощностей  радиочастотного сигнала на его  выходе и входе:

*ф1=*1′*1 . (4.1)

Соответственно коэффициент полезного  действия фидера приемной ан-тенны  будет определяться формулой

*ф2=*2*2′ . (4.2)

К коэффициенту полезного действия фидеров приемных антенн до 30 МГц (диапазоны  НЧ, СЧ и ВЧ) обычно не предъявляются  такие жесткие требо-ваний, как  к этому же параметру фидеров  передающих антенн. В этих диапазо-нах  интенсивность внешних помех  велика. При прохождении через  фидер с по-терями внешние помехи претерпевают такое же ослабление, как и полезный сигнал. Поэтому  отношение мощностей сигнала  и внешних помех на входе и  на выходе фидера сохраняется. На более  высоких частотах (диапазоны ОВЧ, УВЧ и СВЧ), когда мощность внутренних шумов приемных устройств соизмерима или превосходит мощность внешних  помех, значение коэффициента полезного  действия фидера необходимо по возможности  увеличивать.

Фидер должен обладать достаточной  электрической прочностью, т.е. должен быть рассчитан на передачу требуемой  мощности без опасности элек-трического пробоя. Это требование не отличается от рассмотренного для передающей антенны (см. раздел 2.12). В фидере, как и в передающей антенне, может образоваться факельное истечение. В худшем случае отдельные прово-да могут расплавиться и сделать фидер неработоспособным. Вопрос о макси-мальной мощности, пропускаемой фидером приемной антенны, естественно отпадает.

Фидеры должны быть свободны от антенного эффекта, т.е. сами по себе не должны излучать или  принимать электромагнитные волны. Передающая ан-тенна почти всегда находится не в свободном пространстве. В непосредствен-ной близости от неё могут оказаться многие объекты. Один из ближайших и принципиально  неудаляемых предметов окружения  антенны является её фи-дер. Ближнее  поле излучения антенны может  нарушить симметрию противо-фазных токов в фидере, и он начнет излучать электромагнитные волны. Антен-ный  эффект абсолютно нежелателен из-за возрастания потерь в фидере (потерь на излучение) и вследствие искажения  диаграммы направленности передаю-щей  антенны.

Последствия антенного  эффекта в фидере приемной антенны  могут ока-заться ещё более неприятными, поскольку они могут свести на нет все досто-инства направленной антенны и дать резкое увеличение мощности внешних помех на входе  радиоприемника.

Достаточно очевидно, что закрытые фидеры (кабельные и  волноводные) свободны от антенного  эффекта.

Фидеры характеризуются  рабочей полосой частот. Подход к  её оценке не отличается от подхода, рассмотренного в разделе 2.14 для передающей антенны. Другими словами, в пределах диапазона  частот Δ*=*МАКС−*МИН параметры фидера не должны выходить за пределы допусков, установленных техническими требованиями. Критичным параметром может оказаться, на-пример коэффициент полезного  действия, фидера. Его низкое значение явля-ется прямым следствием рассогласования  фидера с антенной.

Важным параметром фидера является его волновое сопротивление, ко-торое определяется конфигурацией, геометрическими размерами и  материа-лом, заполняющим пространство меду проводами. Значение волнового  сопро-тивления фидера приобретает  исключительную роль в решении вопросов со-гласования фидера с передающей антенной и передатчиком или с  приемной антенной и приемником.

В технической литературе, например, в *7+, имеются формулы для  расчета параметров фидеров различной  конструкции.

Открытые фидеры строятся непосредственно на радиотехническом объ-екте с использованием документации типовых проектов, в которые заклады-ваются решения, обеспечивающие достижение требуемых  параметров и харак-теристик фидера. Закрытые фидеры изготавливаются на специализированных предприятиях. Их параметры и характеристики обычно гарантируются и указы-ваются в  сертификате на фидер.