Колебательные системы в виде резонанасных

ЛИНИЙ

 

Ранее было показано, что разомкнутая или короткозамкнутая линии, имеющие длину, кратную λ/4, эквивалентны последовательному или параллельному резонансному контуру. Отрезки симметричных или коаксиальных линий служат наиболее распространенными колебательными системами для диапазона дециметровых волн.

В большинстве приемных и передающих схем встречаются главным образом параллельные контуры. Поэтому основным типом контура для дециметровых волн служит четвертьволновый отрезок короткозамкнутой симметричной или коаксиальной линии. Входное сопротивление такой линии при настройке в резонанс имеет весьма большую величину и является чисто активным. При расcтройке в ту или иную сторону от резонанса входное сопротивление уменьшается и приобретает емкостной или индуктивный характер. Именно так изменяется вблизи резонанса полное сопротивление параллельного резонансного контура.

Резонансные линии, работающие в качестве колебательных контуров, обладают очень высокой добротностью, величина которой может доходить до нескольких тысяч. Зависимость добротности линии, работающей на основной частоте, от параметров линии и длины волны дается формулой:

Q = ,

где Z – волновое сопротивление линии,

R – ее погонное сопротивление потерь,

λ - рабочая длина волны.

Из приведенного соотношения видно, что с укорочением длины волны, т.е. с повышением частоты, добротность увеличивается, так как λстоит в знаменателе. При этом возрастает R, но не так значительно.

 

 

ИЗЛУЧЕНИЕ И ПРИЕМ РАДИОВОЛН

Излучение радиоволн – процесс возбуждения бегущих электромагнитных волн радиодиапазона в пространстве, окружающем источник колебаний тока или заряда. При этом энергия источника преобразуется в энергию распространяющихся в пространстве электромагнитных волн. Прием радиоволн является процессом, обратным процессу излучения. Он состоит в преобразовании энергии электромагнитных волн в энергию переменного тока. Излучение и прием радиоволн осуществляется с помощью передающих и приемных антенн.

Излучение радиоволн.

 

Источником первичных электрических колебаний могут быть переменные токи, текущие по проводникам, переменные поля и т.п. Однако переменные токи относительно низкой частоты (например, промышленной частоты 50 Гц) для излучения непригодны. На этих частотах нельзя создать эффективный излучатель приемлемых размеров. Действительно, если электрические колебания происходят, например, в катушке индуктивности, размеры которой малы по сравнению с длиной волны λ, соответствующей частоте колебаний тока, текущего в катушке, для каждого участка с одним направлением тока, например А (смотри рисунок), существует другой участок В, удаленный от А на расстояние, меньшее, чем λ/2, в котором в тот же момент времени направление тока противоположно. На больших расстояниях от витка волны, излучаемые элементами А и В, ослабляют друг друга.

 

Рис. 25. Виток катушки

 

Так как виток состоит из таких пар противофазных элементов, то он, а следовательно вся катушка излучает плохо. Также плохо излучает колебательный контур, содержащий катушку индуктивности и конденсатор. В каждый момент времени заряды на обкладках конденсатора равны по величине, противоположны по знаку и удалены друг от друга на расстояние, значительно меньшее, чем /2.

Из сказанного следует, что для эффективного излучения радиоволн необходима незамкнутая (открытая) цепь, в которой либо нет участков с противофазными колебаниями тока или заряда, либо расстояние между ними не мало по сравнению с /2. Если размеры цепи таковы, что время распространения изменений электромагнитного поля в ней сравнимо с периодом колебаний тока или заряда (скорость распространения возмущений конечна), то часть энергии источника уходит в виде электромагнитных волн. Для практических целей применяют электромагнитные волны с λ меньшей 10км.

При создании антенных устройств ставится задача получения возможно большего излучения. Для этого можно использовать длинные линии, устранив одну из причин, лишающих фидер излучающих свойств, что может быть достигнуто различными путями. Можно раздвинуть провода линии на некоторый угол, в результате чего их поля не будут компенсировать друг друга. На этом основана работа V – образных и ромбических антенн, излучающие провода которых располагаются под острыми углами один к другому

 

 

Рис. 26. Ромбическая антенна: а) конструкция антенны, б) ориентировка

диаграммы направленности проводов.

 

 

Рис. 27.V– образная антенна