Приветствую, друзья. С вами снова Тимур Гаранин.
В нескольких предыдущих роликах мы обсуждали, как согласовывать антенны с кабелем. И в качестве самого распространенного кабеля брали кабель с волновым сопротивлением 75 ом.
Но задумывались ли вы о том, почему сопротивление кабеля равно 75 ом.
Для этого обратимся снова к принципам работы четвертьволнового вибратора.
Когда на стержневую антенну подается сигнал, четверть длины волны которого совпадает с длиной полотна антенны, в антене образуется стоячая волна с максимумом потенциала на открытом конце и с максимумом тока на подключаемом конце, либо на заземленном.
На самой заре радиотехники полагали что стоячая волна в четвертьволновом вибраторе стремится к идеальной. То есть в точке максимума тока у нас наблюдается напряжение, стремящееся к нулю. А так как волновое сопротивление равно отношению напряжения волны к току волны, то сопротивление работающего четвертьволнового вибратора должно стремиться к нулю. А раз такое дело, то и подключать стержневую антенну в точке максимума тока нужно при помощи кабеля, волновое сопротивление которого стремится к нулю.
Однако в то время жил и работал один выдающийся персонаж, которого звали Генрих Рудольфович Герц. Тот самый, в честь которого названа единица частоты, кто создал полуволновой диполь и вывел основные формулы в радиотехнике.
Он взглянул на эту ситуацию и сказал, Подождите ребята, здесь что-то не так.
У нас никак не может быть идеальной стоячей волны в четвертьволновом отрезке как минимум по той причине, что антенна излучает часть энергии, а это означает, что отраженная волна от конца полотна будет всегда меньше, чем падающая волна.
Герц провел множество экспериментов с большим количеством своих антенн, диполей. И то открытие, которое он совершил, потрясло весь мир радиотехники. Оказывается, какую бы свою антенну он не взял, какое бы у неё не было волновое сопротивление полотна, на своей резонансной частоте, неважно высокой или низкой, антенна излучает в пространство столько электромагнитной мощности, сколько тепловой мощности излучает резистор номиналом 73 Ома.
Эта величина была названа сопротивлением излучения.
Её значение было проверено другими радиотехниками, и было решено, что кабели нужно изготавливать с сопротивлением 75 ом.
Однако очень скоро обнаружилось, что сопротивлением излучения в 73 Ома обладает только диполь. Антенны другой формы обладают другим сопротивлением излучения. Например, петлевой вибратор обладает сопротивлением ровно в 4 раза больше. Поэтому с тех пор начали искать способы согласования.
Очень важный момент, который был извлечен из этих опытов, заключается в том, что сопротивление работающей антенны не зависит от волнового сопротивления ее полотна. Но означает ли это, что теперь мы можем вообще забыть про волновое сопротивление антенн?
Оказывается, нет. Если диполь работает как элемент более сложной антенной системы, то его волновое сопротивление играет важную роль. В одном из прошлых роликов я упомянул диполь Надененко. Зачастую диполь Надененко работает не как самостоятельный излучатель, а совместно с согласованной симметричной линией. Например, на диполь может приходиться 1/4 волны, а оставшаяся четверть волны приходится на симметричную линию. Такая антенная система может работать с частотой, в 2 раза ниже, чем частота самого диполя. И в этом случае согласование волновых сопротивлений имеет большое значение, так как диполь подключён к линии не в точке максимума тока.
В принципе, для идеального согласования кабеля с антенной системой необходимо, чтобы волновое сопротивление кабеля совпадало и с сопротивлением излучения, и с волновым сопротивлением полотна антенны.
Более того, есть антенны, в которых отраженных и стоячих волн нет по определению. Антенны бегущей волны. В этом случае волновое сопротивление кабеля нужно согласовывать только с волновым сопротивлением полотна. Это можно делать при помощи ферритовых согласующих трансформаторов либо при помощи согласующих устройств с плавно изменяющимся волновым сопротивлением. Как они работают я рассказывал в своем курсе «Антенны».
Сделаем выводы:
1. Входное сопротивление любого диполя и четвертьволнового отрезка, работающих на своей резонансной частоте, равно 73 Ома.
2. Сопротивление излучения не зависит от волнового сопротивления полотна, но зависит от формы антенны.
3. В сложных антенных системах волновое сопротивление кабеля, волновое сопротивление полотна излучателей и сопротивление излучения антенной системы должны быть согласованы между собой.
4. Для антенн бегущей волны требуется согласовать только волновое сопротивление полотна с волновым сопротивлением кабеля.
Если ролик был для вас полезен, ставьте лайки, делитесь с друзьями.
Пишите в комментариях, какие темы вы еще хотели бы рассмотреть. Всем удачи, до следующих роликов!
