Файл: Основы радиотехники и радиолокации учеб. пособие.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 10.04.2024

Просмотров: 250

Скачиваний: 5

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

действие этих излучений (наложение параллельного пучка лучей на расходящийся пучок) и дает диаграмму направлен­ ности требуемой формы. Во избежание искажения диаграм­ мы облучатель располагают ниже фокальной оси, чтобы он не влиял на форму диаграммы направленности. Такие ан­ тенны применяют в самолетных Р Л С и в РТ С специального назначения сантиметрового диапазона волн.

 

Рис.

3.20. Косекансная

антенна:

а — диаграмма

направлен­

 

ности

в

вертикальной

плоскости;

б — принцип

получения

ди­

 

аграммы

направленности с помощью зеркала

двойной

кри­

 

 

 

 

визны.

 

 

 

 

 

 

 

Д . Щелевые антенны

 

такие

антенны,

у

' Щ е л е в ы м и а н т е н н а м и

называются

 

которых излучение и прием электромагнитных волн осущест­

вляется при помощи одной или нескольких щелей, прорезан­ ных в волноводе или объемном резонаторе.

П р и н ц и п д е й с т в и я щ е л е в о й а н т е н н ы

Представим себе, что в тонкой проводящей поверхнос­ ти вырезана прямоугольная щель, длина которой равна по­

ловине Xволны

(V 2),

а ширина

значительно

меньше длины

волны

(рис.

3. 21).

рассматривать как двухпроводную по­

Края

щели

можноа)

луволновую

короткозамкнутую

линию.

Если к середине

этой линии (точке

подвести

питание

от

генератора со­

ответствующей частоты, то возникнут бегущие волны, кото­

рые будут отражаться от короткозамкнутых

концов линии.

В результате по всей длине щели образуются

стоячие волны.

Узел напряжения U n электрического

поля

Е

возникает

на конце щели, а пучности U и Е — на расстоянии

Х/4

от кон­

цов щели. Пучности тока при этом будут

на короткозамкну­

тых концах линии, а узлы — в середине линии

(в точках

а

а,

рис. 3. 22).

 

 

 

 

 

 

 

130


Рис. 3. 21.

Прямоугольная щель в безграничной проводящей

 

плоскости.

отличается

Распределение магнитного поля вдоль щели

от распределения его вдоль

двухпроводной линии. Магнит­

ные силовые

линии не могут

охватывать краев

щели, как:

линейные проводники с током: этому препятствует проводя­ щая поверхность. Поэтому магнитное поле имеет конфигу­ рацию, показанную на рис. 3. 23.

Рис. 3. 22. Распределение тока, потенциалов и полей вдольщели: а — распределение тока; б — распределение потенциа­ лов электрического поля; в — электрическое поле щели в.

поперечном сечении; г — распределение магнитного поля.

5'

131

Рис. 3. 23. Щелевые антенны: а — поперечные щели в волно­ воде; б, в — продольные щели в волноводе.

Таким образом, распределение электрического поля вдоль щели подобно распределению магнитного поля вдоль полуволнового вибратора, а распределение магнитного по­ ля подобно распределению электрического поля по длине вибратора.

Согласно принципу двойственности такая щель подобна полуволновому вибратору. Следовательно, диаграмма нап­ равленности полуволновой щели такая же, как у полуволно­ вого вибратора.

Рассмотрим возбуждение щели волноводом. Обычно ще­ ли вырезают в стенках прямоугольного волновода и для их возбуждения используют основную волну типа Ню. Так как

силовые линии магнитного поля направлены

вдоль

щели,

она может возбуждаться волной Ню

только

в том случае,

когда магнитное поле этой волны направлено вдоль

щели

или под углом к ней. Если магнитное

поле волновода

пер­

пендикулярно щели, она не возбуждается и не излучает. Значит, щель должна быть расположена параллельно маг­ нитным силовым линиям возбуждающего поля в его пуч­ ности или возможно ближе к пучности. У широкой стенки волновода магнитное поле имеет продольную и поперечную составляющие (см. главу II). Поэтому в ней можно проре­

зать поперечные и продольные щели (рис. 3. 23).

132


Так как около узкой стенки волновода магнитное поле волны продольное, в узкой стенке прорезают продольные щели.

Антенны в виде одиночной щели имеют слабую направ­ ленность (подобно одиночному вибратору). Для получения более острой направленности применяют несколько щелей, работающих синфазно или с некоторым определенным сдви­ гом фаз.

Преимущество щелевых антенн в том, что они не имеют выступающих частей. Например, такие антенны, устроен­ ные на поверхности корпуса самолёта, не создают добавоч­ ного сопротивления воздуху, что очень важно. Сама полость щели может быть заполнена диэлектриком, например по­ листиролом, создающим малые потери высокочастотной энергии.

Щелевые антенны очень чувствительны к изменению час­ тоты питающего генератора, поэтому они могут работать только в узком диапазоне волн.

Г л а в а IV

Р А Д И О П Е Р Е Д А Ю Щ И Е У С Т Р О Й С Т В А

§4. 1. Введение

А.Назначение, состав и блок-схема передающего

устройства

Радиопередающее устройство или сокращенно — пере­ датчик, является одним из основных элементов всякой ли­ нии радиосвязи.

Оно предназначено для создания высокочастотных коле­ баний и управления ими по заданному закону.

Основные элементы радиопередающего устройства: 1) генератор высокой частоты (ГВ Ч );

2)управляющее устройство (модулятор);

3)антенна;

4)источники питания.

Блок-схема

радиопередающего

устройства

изображена

на рис. 4. 1.

назначение каждого

элемента,

входящего в

Рассмотрим

состав радиопередающего устройства.

Г е н е р а т о р в ы с о к о й ч а с т о т ы вырабатывает вы­ сокочастотные колебания. Он состоит из задающего генера­

тора и усилителя мощности. В

передатчиках

сверхвысоких

частот ГВ Ч чаще представляет

собой

мощный

генератор с

самовозбуждением.

 

 

 

 

Необходимость иметь в передатчиках усилитель мощнос­

ти (УМ) объясняется тем, что

один

задающий

генератор

(ЗГ) не в состоянии выполнить

одновременно две

задачи —

обеспечить высокую стабильность колебаний высокой часто­

ты и большую мощность

колебаний. Исходя из этого, З Г де­

лают маломощными, а

для получения заданной мощности

высокочастотных колебаний после него ставят усилитель мощности. Усилитель мощности может состоять из одного или нескольких каскадов.

134


Рис. 4. 1. Блок-схема радиопередающего устройства.

А н т е н н а излучает энергию высокочастотных

колеба­

ний в окружающее пространство в виде радиоволн.

позво­

У п р а в л я ю щ е е

у с т р о й с т в о

(модулятор)

ляет осуществить

желаемый

вид радиопередач

(радиотеле­

фонную передачу,

радиотелеграфную

передачу,

телевидение,

импульсный режим).

 

обеспечивают электроэнергией

И с т о ч н и к и

п и т а н и я

генератор высокой частоты и управляющее устройство.

135

Б. О с н о в н ы е п а р а м е т р ы р а д и о п е р е д а т ч и к а

Параметры радиопередатчика — это качественные пока­ затели, по которым можно судить о возможности использо­

вания его.

 

 

 

 

 

 

К основным параметрам радиопередающих устройств

относятся:

р а б о ч и х

ч а с т о т

( волн) . Он ха­

1. Д и а п а з о н

рактеризуется коэффициентом

перекрытия

 

 

 

 

 

Чіин

 

длины

волн,

где Лмакс, ^міш— максимальная

и минимальная

на

которые

можно настроить

передатчик.

Диапазон передатчика может

находиться

в области

длин­

ных, средних, метровых, дециметровых, сантиметровых или

миллиметровых волн.

от­

2. М о щ н о с т ь п е р е д а т ч и к а — это мощность,

даваемая им в фидерную линию (может быть от долей

ват­

та до мегаватт). У передатчиков, работающих в импульсном

режиме, различают

мощность в

импульсе

(Ри)

и

среднюю

мощность

за период

повторения

импульсов

(Рср):

 

3.

К о э ф ф и ц и е н т

п о л е з н о г о

в

д е й с т в и я

(к. п. д .) — это отношение мощности, отданной

фидерную

линию, к мощности, потребляемой передатчиком от источни­

ков питания:

к.п.д. =

потр

К. п. д. определяет экономичность передатчика.

4.

С т а б и л ь н о с т ь ч а с т о т ы п е р е д а т ч и к а ха

рактеризуется

коэффициентом

относительной нестабильнос­

ти (Кон), который равен отношению максимально возможно-

го отклонения

частоты

излучаемых

колебаний

к номиналь-

ному значению частоты: К _

Аі

Стабильность

 

^ЭН

r

 

частоты

 

*0

определяет

надежность

радиосвязи.

передатчика

136


§ 4. 2. Ламповые генераторы с посторонним возбуждением

А.Назначение лампового генератора

спосторонним возбуждением

Л а м п о в ы м г е н е р а т о р о м называется ламповый преобразователь электрической энергии постоянного тока в электрическую энергию переменного тока заданной час­ тоты.

Ламповые генераторы делятся на генераторы с посторон­ ним возбуждением и генераторы с самовозбуждением.

В ламповом генераторе с посторонним возбуждением на управляющую сетку лампы подается высокочастотное нап­ ряжение от задающего генератора или предыдущего каска­ да усилителя. Это напряжение называется напряжением возбуждения. Частота выходного напряжения определяется частотой напряжения возбуждения.

Основное назначение генератора с посторонним возбуж­ дением — усиление мощности подводимых к нему колеба­ ний. Генератор с посторонним возбуждением часто называ­ ют усилителем мощности, так как он не генерирует соб­ ственных колебаний, а только усиливает высокочастотные колебания задающего генератора по мощности.

Б.Принципиальная схема и физические процессы

вламповом генераторе с посторонним возбуждением

Н а з н а ч е н и е э л е м е н т о в

Основными элементами генератора с посторонним возбуж­ дением являются: электронная лампа, колебательный контур, источники питания (рис. 4 .2 ).

Э л е к т р о н н а я

л а м п

а преобразует энергию источни­

ка анодного питания

(Еа) в

энергию переменного тока. В ге­

нераторах чаще используются специальные генераторные лам­ пы, обладающие малыми паразитными емкостями и индук­ тивностями.

К о л е б а т е л ь н ы й к о н т у р

(LKC K),

включенный

в

анодную цепь, является ее полезной

нагрузкой. Н а нем

вы­

деляются усиленные

колебания. При

помощи

конденсатора

переменной емкости

С к контур настраивают

на

частоту на­

пряжения возбуждения.

137