Для узгодження синфазних антен, що складаються з двох або більше

числа антенних полотен, з кабелем зниження, а також у ряді інших випадків використовуються узгоджувальні пристрої різних конструкцій

Четвертьволновий трансформатор опорів – найпростіше согласующее пристрій, що є отразок лінії, довжина якої дорівнює чверті довжини хвилі на середній частоті робочого діапазону (рис 12, а) Хвильовий опір лінії zBTp, що утворює трансформатор, підраховується за формулою

: Де Ri – опір на виході трансформатора, підмет трансформації R2 – необхідний опір з боку входу трансформатора

Трансформатор забезпечує ефективне узгодження в смузі частот ± 20% від середньої частоти

Приклад Розрахувати четвертьволновий трансформатор для узгодження двоповерхової антени 3-го телевізійного каналу з кабелем зниження РК 75-4-15 (zB = 75 Ом) Вхідний опір кожного поверху вважати рівним 75 Ом

1 Опір Ri, підмет трансформації, являє собою паралельне зєднання двох опорів по 75 Ом кожне Отже, опір на виході транформатор Ri = 37,5 Ом

2 Необхідний опір з боку входу трансформатора ~ повинно бути з умов погодження рівним хвильовому опору zB кабелю зниження Отже, опір з боку входу трансформатора R2=szB= 75 Ом

3 Хвильовий опір кабелю, що утворює трансформатор,

Згідно табл 3 вибираємо кабель РК 50-4-11 або будь-який інший кабель з zB= 50 Ом

4 Довжина хвилі λ, відповідна середній частоті 3-го телевізійного каналу (fcp = 80 МГц),

5 Довжина кабелю, що утворює трансформатор,

де η – коефіцієнт укорочення довжини хвилі в кабелі, рівний 1,52 згідно табл 3 для кабелю РК 50-4-11

Якщо кабелю з необхідним за розрахунком хвильовимопором немає, то можна виготовити трансформатор з декількох паралельно зєднаних відрізків кабелю з однаковими або різними хвильовими опорами При цьому потрібно мати на увазі, що хвильовий опір лінії, утвореної декількома паралельно зєднаними кабелями, розраховується через волноние опору цих кабелів точно так само, як сумарне опір декількох паралельно включених резисторів Якщо ζΒι і ζΒ2 – хвильові опору двох кабелів, то хвильовий опір ζΒ лінії, що утворюється при їх паралельному включенні, визначається за формулою

Відповідно хвильовий опір ζΒ лінії, утвореної паралельним включенням трьох кабелів з хвильовими опорами ζΒι, ζΒ2 і ζΒ3, Можна визначити з співвідношення

Так, наприклад, лінія, утворена двома паралельними кабелями з однаковими хвильовими опорами, рівними 75 Ом, має ζΒ* = 37,5 Ом Лінія, утворена трьома кабелями з хвильовими опорами ζΒι-50 Ом, ζβ2= 50 Ом і ζ-75 Ом, має ζΒ= 18,7 Ом

При паралельному включенні кабелів зєднання внутрішніх провідників (центральних жил), а також зовнішніх провідників (екранів) потрібно проводити тільки на кінцях кабелів

Якщо підібрати необхідну комбінацію кабелів не вдається, то можна виконати трансформатор у вигляді повітряної коаксіальної лінії (див рис 11, а)

Четвертьволновий трансформатор опорів з компенсуючим шлейфом – варіант четвертьволнового трансформатора з розширеною смугою пропускання (рис 12,6,8) Він складається з четвертьволновой лінії, утворює трансформатор, і четвертьволнового короткозамкненого шлейфу, підключеного паралельно трансформатору з низкоомной сторони Якщо Ri R2, то паралельно опору R2 (рис 12, в)

Хвильовий опір лщніі ζΒ Τρ, що утворює трансформатор, підраховується за тією ж формулою, що і для трансформатора без компенсуючого · шлейфу Хвильовий опір короткозамкненого компенсуючого шлейфу Zrn знаходиться по формулами

При відсутності кабелю з хвильовим опором zB=zm можна виготовити шлейф з декількох паралельно включених кабелів Так як значення хвильового опору шлейфу не критично, то допустимо виготовити його з будь-якого кабелю з хвильовим, опором 50 або 75 Ом

Четвертьволновий трансформатор з компенсуючим шлейфом забезпечує гарне узгодження в цолоое частот до ± 35% від середньої частоти

Т рансформатор опорів на зосереджених постійних – широкосмугове згода пристрій, ефективно працюючий на метрових і дециметрових хвилях у широкій смузі частот Трансформатор є аналогом широкосмугового узгоджувального пристрою у вигляді збіжної лінії (лінія з перемінним хвильовимопором) і складається з послідовно включених полузвеньев фільтрів нижніх частот Робоча смуга частот трансформатора залежить від ставлення узгоджуваних сопротівленійі числа використовуваних полузвеньев Чим ближче ставлення узгоджуваних опорів до одиниці і більше число полузвеньев, тим1 ширше робоча смуга частот Особливістю трансформатора є пульсуючий характер частотної характеристики (рис 13) У робочій смузі частот в декількох точках загасання Т, внесене трансформатором, досягає максимальних значень, рівних значень загасання на краях смуги При розрахунку трансформатора задаються найбільшим допустимим значенням внесеного загасання Тмакс Чим більше припустиме загасання, тим ширше робоча смуга при тому ж відношенні узгоджуваних, опорів і числі полузвеньев На практиці найбільше поширення мають трансформатори з одного (рис 14, а), двох (рис 14,6) і трьох (рис 14, в) полузвеньев, що містять відповідно два чотири і шість реактивних елементів Низкоомной стороною трансформатора є сторона з послідовно включеної індуктивністю (клеми 1-2), високоомній – з паралельно включеної ємністю (клеми 3-4) Тому, якщо опір потрібно підвищити, його включають між клемами 1-2, якщо знизити, то між клемами 3-4

У табл 5 наведені значення

Тмакс Для різних значенні відносної смуги пропускання w і коефіцієнта трансформації опорів ш, рав

ного відношенню узгоджуваних опорів Ri і Rs (більшого до меншого) при числі полузвеньев від одного до трьох, в табл 6 і 7 – значення коефіцієнтів gi, g2 і g3, За допомогою яких визначають значення ємностей і індуктивностей полузвеньев

Вихідними даними для розрахунку трансформатора є нижня fH і верхня fB частоти робочого діапазону, максимально припустиме загасання Тмакс в робочому діапазоні, узгоджувані опору Ri і R2 Завдання розрахунку

Таблиця 5 Значення Тмакс при різних співвідношеннях коефіцієнта трансформації опорів т і відносної смуги пропускання

Коефіцієнт

т

1 макс

, ДБ, для різних w

Число підлозі –

трансформа

ланок

ції сопротив-лений m

0,1

0,2

0,3

0,4

0,6

0,8

1,0

15

0,002

0,007

0,016

0,027

0,054

0,085

0,114

2

0,005

0,021

0,046

0,080

0,161

0,251

0,334

I

4

0,024

0,095

0,205

0,347

0,683

1,030

1,335

6

0,045

0,174

0,373

0,622

1,191

1,748

2,218

8

0,066

0,253

0,538

0,887

1,655

2,376

2,966

1,5

0,000

0,000

0,000

0,001

0,006

0,018

0,040

2

0,000

0,000

0,001

0,003

0,173

0,053

0,119

2

4

0,000

0,001

0,005

0,016

0,077

0,232

0,510

6

0,000

0,002

0,009

0,029

0,142

0,419

0,901

8

0,000

0,003

0,013

0,042

0,207

0,603

1,268

1,5

0,000

0,000

0,000

0,000

0,001

0,003

0,010

2

0,000

0,000

0,000

0,000

0,002

0,009

0,033

3

4

0,000

0,000

0,000

0,001

0,007

0,040

0,146

6

0,000

0,000

0,000

0,001

0,013

0,073

0,266

8

0,000

0,000

0,000

0,002

0,019

0,107

0,385

Таблиця 6 Значення коефіцієнтів gb £ 2 і g3 при різних значеннях коефіцієнта трансформації опорів m і відносної смуги пропускання w (для w від 0,1 до 0,4)

Число

полузвеньев

Коефіцієнт трансформації опорів m

Відносна смуга пропускання

0,1

0,2

0,3

0,4

&amp2

е \

е2

ег

е \

&amp2

g3

&amp3

15

0,706

_____

Е, 704

_____

0,699

_

_

0,693

_____

__

2

0,999

0 995

—–

__

0,989

—–

9,981

____

1

4

1,730

1,723

1,713

1,598

6

2,233

—–

2,225

_

2,211

—–

2,193

______

8

2,642

2,633

2,616

2,594

1,5

0,655

0,879

0,658

0,877

_____

0,660 0,874

____

0,66410,869

____

2

0,818

0,864

0,821

0,861

0,825 0,856

0,832 0,849

2

Ф

1,155

0,750

1,162

0,745

1,174 0,737

1,191,

0,727

6

1,349

0,677

1,360

0,671

1,378

0,662

1,404 0,650

8

1,490

0,628

1,504

0,622

1,528

0,612

1,563 0,598

1,5

__

_____

0,553

0,914

1,392 0,557

0,912

1,390

0,562

0,909

1,384

2

0,654

0,919

1,654,0,660

0,916

1,653

0,668

0,911

1,645

3

4

0,836

0,865

2,36010,856

0,859

2,354

0,871

0,849

2,342

6

0,947

0,822

2,868 0,961

0,814

2,858

0,980

0,803

2,843

8

1,018

0,791

3,286 1,034

1

0,782

3,274

1,057

0,769

3,257

Таблиця 7 Значення коефіцієнтів g2 і g3 при різних значеннях коефіцієнта трансформації опорів ш і відносної смуги

пропускання w (для w від 0,6 до 1)

Число

полузвеньев

η

Коефіцієнт трансформації опорів ш

Відносна смуга пропускання

0,6

0,8

1,0

е \

е2

&amp3

езг

е

е \

е2

ег

1,5

0,677

_____

_____

0,657

_____

_____

0,632

_____

_____

2

0,958

0,928

0,894

1

4

1,659

1,608

——

1,549

6

2,142

——

2,076

——

2,000

8

2,534

2457

2,366

1,5

0,673

0,855

_____

0,683

0,835

_____

0,692

0,809

_____

2

0,849

0,829

0870

0,802

0,891

0,770

2

4

1,237

0,697

1,297

0,659

1,362

0,616

6

1,476

0,616

1,571

0,574

1,677

0,528

8

1,659

0,561

1,787

0,517

1,929

0470

1,5

0,575

0,900

1,366

0,593

0,886

1,343

0,617

0,865

1,315

2

0,688

0,896

1,622

0,718

0,873

1,592

0,758

0,841

1,557

3

4

0,912

0,822

2,308

0,975

0,782

2,266

1,064

0,728

2,220

6

1,037

0,769

2,803

1,127

0,719

2,755

1,253

0,655

2,704

8

1127

0,730

3,212

1,238

0,675

3,159

1,398

0,604

3,105

полягає в синтезі узгоджувальний ланцюга, тобто у визначенні необхідного числа полузвеньев η і значень ємностей і індуктивностей

Розрахунок проводиться в наступному порядку

1 Відносна смуга пропускання

2 Коефіцієнт трансформації опорів m = Ri / R2 при Ri> R2 або m = R2/ Ri при R2>Ri

3 Виходячи з розрахованих значень w і m визначаємо за табл 5 необхідне число полузвеньев п, при якому максимальне загасання ТМакз не переви-щує заданого

4 Визначаємо значення індуктивностей і ємностей:

а) при n = 1 (трансформатор у вигляді одного полузвена, рис 14, а) значення gi знаходимо з табл 6 або 7 для тих w і ш, що були визначені в п 3 цього прикладу, а значення g2 визначаємо за формулою

Значення індуктивності, Гн, і ємності, Ф,

де R = Ri при Ri> R2 або R = R2 при R2>Rb fcP – Середня частота робочого діапазону, Гц, що дорівнює (fH + fB)/2

У цих формулах R підставляється в Омах

б) при п = 2 (трансформатор з двох полузвеньев рис 14,6) значення gi і g2 знаходимо з табл 6 або 7, а значення g3 і g4 за формулами

Значення індуктивностей, Гн, і ємностей, Ф,

де R і fcp – Ті ж, що й у п а)

в) при п = 3 (трансформатор з трьох полузвеньев, рис 14, в) значення gi, g2 і g3 знаходимо з табл 6 або 7, gi = g3 / m, gs = g2m, g6 = gimЗначення індуктивностей, Гн, і ємностей, Ф,

де R і fcp – ті ж, що і в п1 а)

Приклад Розрахувати трансформатор опорів на зосереджених постійних для узгодження двоповерхової дворядної антени на канали 6-12 (fH= 174 МГц, fB = 230 МГц, fcP = 200 МГц) з кабелем зниження РК 75-4-16 (zB = 75 Ом) При цьому вважаємо, що вхідний опір кожного з чотирьох полотен одно 75 Ом, а найгірший КСВ в робочій смузі частот не повинен перевищувати 1,43 (КБВ не менше 0,7) При цьому коефіцієнт відображення р = (КСВ-1) / (КСВ + 1) = 0,18, що відповідає максимальному загасання внаслідок неузгодженості Тмакс = 0,1 Б дБ

Опір на виході трансформатора, підмет погодженням, являє собою паралельне зєднання чотирьох опорів по 75 Ом кожне, тобто R2= 75/4 = 18,5 Ом Опір на вході трансформатора має бути рівним хвильовому опору кабелю зниження, т е, Ri = zB = 75 Ом

1 Відносна смуга пропускання

У табл 5 значення w = 0,28 немає Тому приймаємо для подальшого розрахунку найближче більше значення w = 0,3, що дає деякий запас по смузі пропускання

2 Коефіцієнт трансформації опорів

3 Згідно табл 5 для трансформатора з одного полузвена (п = 1) значення Тмакс при w = 0,3 і ш = 4 складає 0,205 дБ (на перетині шпальти w = 0,3 і рядки ш = 4), що перевищує необхідну значення 0,15 дБ на 0,05 дБ Тому реалізувати задані вимоги при одному полузвене не можна Для трансформатора, що складається з двох полузвеньев (п = 2), значення Тмакс по тій же таблиці при w = 0,3 і т = 4 складає 0,005 дБ що менше необхідного значення 0,15 дБ Тому параметри трансформатора з двох полузвеньев відповідають вихідним даним, що визначає вибір схеми (рис 14,6)

4 За табл 6 знаходимо коефіцієнти gi і g2 для η = 2 при w = 0,3 і ш = 4

Коефіцієнти g3 і g4 визначаємо розрахунковим шляхом

5 Значення індуктивностей і ємностей (рис 14, б)

На цьому розрахунок схеми закінчується

Джерело: Капчинский JI М, Конструювання і виготовлення телевізійних антен – 2-е вид, Стереотип – М: Радіо і звязок, 1995 – 00 с: Ил – (Масова радіобібліотека Вип 1216)