10. 12. Синфазные антенны

Синфазными называются комбинированные антенны, составленные из нескольких антенн типа «Волновой канал» с небольшим количеством элементов, что позволяет антенной решетке сохранить необходимую полосу пропускания частот.

11-элементные антенны имеют узкую полосу пропускаемых частот, поэтому их нельзя составлять в синфазную решетку.

В синфазной решетке одинаковые по размерам антенны разносятся по вертикали (рис. 10. 43) или горизонтали и подключаются к общему фидеру. При разносе антенн по вертикали диаграмма направленности сужается в вер

тикальной плоскости, а при разносе по горизонтали — в горизонтальной. Антенны часто разносятся и по горизонтали, и по вертикали (рис. 10. 44), тогда диаграмма направленности сужается в обеих плоскостях.

В вертикальной плоскости антенны располагаются одна над другой (рис. 10. 45) на расстоянии от половины длины волны до полной ее длины в плоскости, перпендикулярной приходящей электромагнитной волне. При этом приходящая волна достигает всех вибраторов одновременно и возбуждает в них токи одной и той же фазы. Соблюдение определенного расстояния между этажами антенны делает ее нечувствительной к волнам, приходящим с вертикальных направлений. Если волна приходит, например, снизу, то она достигает вначале нижнего вибратора, а затем, пройдя расстояние в полволны,— верхнего. Таким образом, оба вибратора оказываются возбужденными противофазно, и токи отдельных вибраторов на входе фидера взаимно уничтожаются. Это способствует значительному снижению помех

приходящих снизу. Число этажей антенны должно быть четным, в противном случае появится прием снизу.

Использование двухэтажной синфазной антенны позволяет при неизменной напряженности поля в месте приема повысить напряжение на входе телевизионного приемника не в 2 раза, а только в 2^0.5 раз (3 дБ). При использовании четырех антенн коэффициент усиления синфазной решетки возрастает на 6 дБ, при восьми — на 9 дБ и т. д. по отношению к коэффициенту усиления одиночной антенны.

Максимальное усиление синфазная антенна имеет тогда, когда расстояние между отдельными антеннами равно длине волны. Если расстояние между отдельными антеннами равно половине длины волны, коэффициент усиления снижается примерно на 20%. Выбирать расстояние между этажами больше длины волны не следует, так как это может привести не к повышению, а к снижению коэффициента усиления из-за увеличения боковых лепестков диаграммы направленности.

Для получения максимального уровня сигнала от синфазной антенны необходимо соединить вибраторы так, чтобы токи их на входе фидера складывались синфазно. При сборке таких антенн важно, чтобы активные вибраторы (рамка, петлевой вибратор) были соединены синфазно, что достигается подключением отрезков кабелей к тем же точкам активных вибраторов, которые находятся с одной стороны (с правой или левой в обоих этажах). Например, если в рамочной антенне оплетка шлейфа и центральный проводник кабеля подключены к левому концу вибратора, то такое же подключение необходимо сделать и к нижней рамке. Нижнюю антенну при этом переворачивать не нужно.

Если в антеннах типа «Волновой канал» центральные про

водники петли и фидера подключены к правому концу вибратора, то такое же подключение делают и к нижнему вибратору антенны, которую следует перевернуть на 180° по отношению к верхней.

При монтаже кабельных соединений в антенне нужно следить за тем, чтобы центральный провод кабеля не был надрезан и проволочки медной оплетки кабеля не могли случайно его коснуться.

Используя для соединения этажей антенн типа «Волновой канал» двухпроводные симметричные линии, выполненные из коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 75 Ом, можно обойтись без согласуюше-симметрируюших устройств у активных вибраторов.

На рис. 10. 46 приведена схема соединения двухэтажной трехэлементной антенны с использованием симметричных линий. Если входное сопротивление каждого этажа антенны составляет примерно 150 Ом, то соединительные линии с волновым сопротивлением 150 Ом хорошо согласуются с ними. В точках А—А два таких сопротивления соединены параллельно. При этом полное входное сопротивление антенны в этих точках будет равно 75 Ом.

В случае, когда входное сопротивление каждого этажа больше 150 Ом, четвертьволновые отрезки соединительных линий Т трансформируют его в точках А—А до значения, которое меньше 150 Ом. Входное сопротивление всей антенны в точках А—А при этом будет немного меньше 75 Ом.

Если входное сопротивление каждого этажа меньше 150 Ом, четвертьволновые отрезки соединительных линий трансформируют его в точках А—А до значения, превышающего 150 Ом. Входное сопротивление всей антенны в точках А—А будет больше 75 Ом. Однако во всех случаях антенна удовлетворительно согласуется с фидером из кабеля с волновым сопротивлением 75 Ом. Такой способ соединения этажей можно рекомендовать для многоэлементных антенн типа «Волновой канал». Фидер присоединяется к точкам А—А через короткозамкнутый шлейф Ш (размеры отрезков Т и Ш приведены в табл. 10. 5, 10. 6).

Если разнос между этажами антенны удвоить и сделать равным 2Т (расстояние от точек а—б до точек А—А равно половине длины волны в кабеле), коэффициент усиления антенны возрастет примерно на 20%. В этом случае полуволновые отрезки соединительных линий не трансформируют в точках А—А входное сопротивление каждого из этажей. Оба сопротивления соединяются в точках А—А параллельно, при этом входное сопротивление всей антенны равно примерно 75 Ом и хорошо согласуется с фидером Расстояние между точками Л—А составляет 60... 80 мм.

Для подключения двухэтажной двухрядной 5-элементной антенны типа «Волновой канал» к 75-омному фидеру можно рекомендовать схему на рис. 10. 47, где соединения между этажами выполнены с помощью симметричных линий.