Динамо-машины  Приборы для контроля 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 [ 19 ] 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42

сложную воздушную двухпроводную фидерную линию или дефицитный ленточный кабель.

Наибольшее распространение получил коаксиальный фидер. При правильном согласовании и симметрировании он практически не излучает при передаче и помехозащищен при приеме. К тому же обычный телевизионный коаксиальный кабель доступен любому радиолюбителю. Описываемый ниже прибор предназначен для измерения коэффициента стоячей волны (КСВ) и мощности, передаваемой по коаксиальному кабелю в антенну.

Известно, что коаксиальная линия передачи характери-зуется так называемым волновым сопротивлением q, которое в основном зависит от соотношения размеров внутреннего (у кабеля - жила) и внешнего (оплетка) проводников. Наиболее часто встречаются кабели с волновым сопротивлением 50 и 75 Ом. Для того чтобы мощность, подаваемая от -передатчика в кабель (рис. 2.6,а), поступала в нагрузку (антенну), необходимо выполнить условие: сопротивление нагрузки должно быть равно волновому сопротивлению кабеля. В этом случае, если не принимать во внимание потери в кабеле, по всей длине между центральным проводником и оплеткой установится одинаковое напряжение и по ним потечет одинаковой силы ток (рис. 2.6,6). Конкретные значения этих величин зависят от мощности передатчика, параметров нагрузки и кабеля. Принято говорить, что при этом в кабеле устанавливается режим бегущей волны.

Но на практике чаще бывает так, что сопротивление нагрузки не равно волновому сопротивлению кабеля, т. е. между ними существует рассогласование. В этом случае в нагрузке выделяется только часть мощности (падающая волна), а появляющаяся так называемая реактивная мощность движется от нагрузки к передатчику (отраженная волна). Составляющие электромагнитного поля отраженной волны имеют начальную фазу, отличную от начальной фазы составляющих падающей волны. В результате сложения одноименных составляющих с разными фазами в кабеле образуются стоячие волны [15]. Уровень стоячих волн можно оценить коэффициентом стоячей волны - частным от деления суммы на разность напряжений или токов в кабеле, вызванных падающей и отраженной волнами.

Рассмотрим два крайних случая рассогласования: обрыв нагрузки (R=oo) и короткое замыкание (R =0). В первом случае (рис. 2.6,в) напряжение на конце кабеля максимально и больше, чем в случае согласованной нагрузки (R = 0), а ток в этой точке равен нулю. По мере удаления от конца кабеля к передатчику напряжение уменьшается, а ток возрастает. На расстоянии четверти длины волны в кабеле напряжение упадет До нуля, а ток достигнет максимума. В таком случае говорят. Что в этой точке располагается узел напряжения и пучность тока.

Ш 59.

Переаатчш

коаксиальный кабель

Центральный тоВоВник оплетка

Ru=D

Rn gt;fi

Рис. 2.6. Распределение тока I и напряжения U вдоль линии передачи высокочастотной энергии

Попутно следует заметить, что длина волны в кабеле \ связана с длиной волны в свободном пространстве X следующим соотношением:

в этой формуле е - это диэлектрическая постоянная (проницаемость) материала внутренней изоляции кабеля. Выражение К = 1 / лПе называется коэффициентом укорочения волны в кабеле. Например, для кабелей с диэлектриком из полиэтилена К = 0,66 и \ = 0,66 К.

Если продолжать двигаться от конца кабеля в сторону передатчика, то еще через KJ4 картина соотношения напряжения и тока будет такой же, как и на конце кабеля, т. е. узел тока и пучность напряжения.

При коротком замыкании в нагрузке (рис. 2.6,г) картина стоячих волн несколько иная - на конце кабеля ток максимален, а напряжение равно нулю.

Обычно обрыв или короткое замыкание нагрузки бывает при неисправности антенны и случается не так часто. При неравенстве сопротивления нагрузки и волнового сопротивления кабеля вдоль линии также образуются стоячие волны и только часть мощности отражается от нагрузки (рис. 2.6,д, е).

Фидер антенны может работать как в режиме бегущих, так и в режиме стоячих волн. В первом случае его длина может быть произвольной и определяться удаленностью антенны от передатчика. Во втором случае длина фидера должна быть связана с длиной волны в кабеле К. Так, если она кратна целому числу полуволн, то сопротивление нагрузки трансформируется к началу кабеля без изменения. Элементами настройки выходного контура передатчика может быть достигнуто согласование его выходного сопротивления и нагрузки.

Принципиальная схема прибора для измерения КСВ изображена на рис. 2.7. К одному из коаксиальных разъемов XS1 или XS2 отрезком кабеля подключается передатчик, а к другому - фидер антенны. К каждому из диодов VD1 и VD2 приложено два напряжения: одно, пропорциональное напряжению между проводниками коаксиального кабеля, поступает с емкостного делителя С1С2 и СЗС4. Второе напряжение выделяется на резисторах R1 и R2 - оно пропорционально току в центральном проводнике.

Напряжения, снимаемые с емкостных делителей, практически синфазны, так как расстояние между точками подключения С1 и СЗ невелико по сравнению с - и набегом фазы на этом участке можно пренебречь. В то же время напряжения, снимаемые с резисторов, противофазны. Поэтому на одном диоде результирующее напряжение будет равно сумме двух напряжений, а на другом - разности. На каком какое - это зависит от взаимного направления намотки обмоток трансформатора тока Т1.

Ток того диода, к которому приложено суммарное напряжение, пропорционален падающей волне, а ток другого - отраженной. КСВ вычисляют по формуле КСВ = (1 зд + lorp) / (па - W

пад И отр - диода ДЛЯ падающей и отраженной волны.

6.L..