составляет 3 дБ), по вертикальной оси-затухание выравнивателя п, дБ.

Выбор схемы и расчет выравнивателя проводятся в следующем порядке.

1. В соответствии с заданным характером зависимости затухания от частоты и требованиями к входному и выходному сопротивлениям выбираем одну из схем, показанных на рис. Ъ.\2,а-г.

2. Определяем отнощение крайних рабочих частот fj/fj (fj > fi).

3. По соответствующей частотной характеристике затухания подбираем такие значения минимального n i , дБ, и максимального п„ , дБ, затуханий, при которых обеспечивается требуемый перепад затуханий Лп(Лп = п^ , - ni при заданном отнощении крайних рабочих частот.

4. Определяем значение п, в разах по мощности по формуле

18Пп..х = П™ЛдБ)/10.

5. Рассчитываем частоту fg, Гц,

fo = 1\/п^Г^~Для схем рис. 13.12,а, б; А) = 2/\/пт - 1 - для схем рис. 13.12,в, г.

6. Определяем элементы выравнивателя (L, Гн; С, Ф; R, Ом)

L = zjlnfo, С = 1/2яГо Z,; R = z,.

Пример. Выбрать и рассчитать выравниватель с частотно-независимыми входным и выходным сопротивлениями для коррекции частотной характеристики затухания кабельной линии. Крайние рабочие частоты fi = 40 МГц, fj = = 640 МГц, перепад затуханий Лп = 12 дБ, волновое сопротивление линии z, = 75 Ом.

1. Учитывая, что для коррекции частотной характеристики затухавия кабельной линии необходим выравниватель, затухание которого уменьщается при увеличении частоты, следует выбрать схему рис. 13.12,в и г. Выбираем схему рис. 13.12,г, так как она позволяет получить требуемые частотно-независимые входное и вы-ходаое сопротивления. Частотная характеристика затухания выравнивателя приведена на рис. 13.13 (кривая 2).

2. Отнощение крайних рабочих частот

fj/fj = 640/40 = 16.

3. По частотной характеристике находим, что перепад затуханий 12 дБ при fj/fi = 16 может быть получен при п^ = 0,5 дБ, = 12,5 дБ.

4. Значение п„, по мощности

Ign . = п,(дБ)/10 = 12;5/10 = 1,25;

5. Частота

fo = fiVn,- 1

= 40vl8-l = 165 МГц. 6. Элементы:

L = z2wfo = 75/2-3,14-165-10* = = 7,5-10 *Гц = 0,075 мкГн; С= l/2jifoZ.= 1/2-3,14-165-10* = 13-10- Ф= 13 пФ; R = Z, = 75 Ом.

75 =

Разветвители телевизионных сигналов

Разветвители предназначены для подключения нескольких телевизионных и радиовещательных (УКВ ЧМ) приемников к абонентскому кабелю системы коллективного приема телевидения (СКПТ) или к индивидуальной антенне.

Разветвитель иа резисторах (рис. 13.14)-простой по конструкции разветвитель, согласованный как со стороны входа, так и со стороны любого из выходов.

Сопротивление

R = z.

где п-число подключаемых приемников. Напряжение на входе любого приемника

где и„-напряжение на входе разветвителя.

Рис. 13.14

CD-е-

УТР

УТР

П

о

УТР

УТР

УТР

УТР

УТР

УТР

Рис. 13.15

Разветвитель на резисторах может быть использован для деления мощности сигнала в любой полосе частот.

Устройство телевизионное разветвительное УТР-2.Н2, серийно выпускаемое промьпплен-ностью, позволяет подключить два телевизора к абонентскому кабелю СКПТ или к индивидуальной антенне. Основное достоинство устройства-отсутствие потерь и наличие электрической развязки (переходного затухания) между выходами, что исключает взаимовлияние телевизоров. Может быть использован в полосе частот от 48,5 до 100 и от 174 до 230 МГц на каналах 1... 12 телевизионного вещания и на всех каналах УКВ ЧМ вещания, КБВ со стороны входа и каждого из выходов-не менее 0,75, ослабление между входом и каждым из выходов-не более 4,5 дБ, переходное затухание между выходами-не менее 18 дБ. Вход и выходы устройства рассчитаны на подключение радиочастотного кабеля с z, = = 75 Ом.

Каскадным соединением нескольких развет-вительных устройств УТР-2.Н2 можно оборудовать небольшую систему коллективного приема телевидения в сельской местности. Структурные схемы таких систем на три, четыре и восемь приемников приведены на рис. 13.15,а-в.

13.4. ОСНОВНЫЕ

ХАРАКТЕРИСТИКИ

Характеристики аитеии

Любая антенна является обратимой и может быть использована как для передачи, так и для приема, при этом электрические характеристики антенны остаются неизменными. Поэтому для определения свойств приемной антенны можно рассмотреть ее в режиме передачи и наоборот. Например, внутреннее сопротивление источника ЭДС, эквивалентного приемной антенне, равно входному сопротивлению этой же антенны в режиме передачи, направленные свойства антенны в режимах приема и передачи одинаковы и т. д.

Сопротивления излучения и потерь и R характеризуют мощность излучения Р^ и мощ-

ность потерь Рд. Мощность потерь равна сумме мощностей потерь в проводах антенны, в изоляторах и в земле (вследствие токов смещения в земле в антеннах НЧ, СЧ и ВЧ). Так как ток вдоль проводников антенны распределен неравномерно, то эти сопротивления имеют смысл только в том случае, если они отнесены к определенным сечениям антенны. Обычно сопротивления излучения и потерь относят либо к максимальному току в антенне (ток в пучности), либо к току на входных зажимах антенны 1 . Мощности излучения и потерь

Р - о т2 d

р т2 п Т2 р

п maxп max вхп. вх

где Rj: ax н R -сопротивления излучения и потерь, отнесенные к току в пучности, R и Rn.Bx-сопротивления излучения и потерь, отнесенные к току на клеммах антенны. У полуволнового вибратора пучность тока находится на входных зажимах, поэтому для него Rj: ai =

Входное сопротивление антенны z является в общем случае комплексным, т.е. может быть представлено в виде последовательно соединенных активной R и реактивной Х„ (емкостной или индуктивной) составляющих. Входное сопротивление настроенной в резонанс антенны чисто активно. Например, входное сопротивление линейного полуволнового вибратора составляет 75 Ом, волнового-примерно 250 Ом.

Активная составляющая входного сопротивления R = Rj; + R . .

Коэффициент полезного действия (КПД) антенны t1a = Pi;/(Pi; + P )-

КПД может быть выражен через сопротивления излучения и потерь т), = Rj; /(R -Ь RJ.

В антеннах ВЧ и микроволновых диапазонов токи смещения в земле практически отсутствуют, R < < Rj и Ла * 1- В антеннах НЧ и СЧ R одного порядка с Rj; и rj = 0,2... 0,5.

Характеристика направленности - зависимость ЭДС в антенне либо мощности в нагрузке от угла прихода сигнала.

Диаграмма иаправлениости-графическое изображение характеристики направленности в полярных (рис. 13.16,а) или прямоугольных (рис. 13.16,6) координатах. Достаточно полное представление о направленных свойствах антенны дают диаграммы направленности в двух взаимно перпендикулярных плоскостях-горизонтальной (азимутальной) и вертикальной (меридиональной).

При построении диаграмм направленности максимальное значение ЭДС в антенне или мощности в нагрузке принимают равным 1 или О дБ (рис. 13.16,а, б), что дает возможность сравнивать различные антенны по их направленным свойствам. Такие диаграммы направленности называют нормированными.

Область 1 на диаграмме направленности (рис. 13.16,6) называют основным (главным) лепестком, области 2-задними и боковыми лепестками. Направленные свойства антенны оцениваются углом раствора (шириной) основного лепестка и уровнем задних и боковых лепестков.

Угол раствора основного лепестка ф-угол, в пределах которого ЭДС в антенне уменьшается

so 100

Рис. 13.16

до уровня 0,7 (мощность в нагрузке-до уровня 0,5). На диаграммах (построенных в дБ) угол раствора определяется по уровню минус 3 дБ.

Уровень задних и боковых лепестков у-отнощение уровня наибольщего заднего или бокового лепестка к уровню основного лепестка в относительных единицах или децибелах.

Диаграмму направленности по ЭДС иногда называют диаграммой направленности по по-лю , так как ЭДС в антенне пропорциональна напряженности поля в точке приема.

Чем меньще угол раствора главного лепестка и уровень задних и боковых лепестков, тем больше уровень сигнала на выходе антенны и выше помехозащищенность приема.

Коэффициент иаоравлеииого действия (КНД) D-параметр, показывающий, во сколько раз мощность, которую может отдать в нагрузку согласованная антенна при приеме со стороны максимума главного лепестка диграммы направленности, больше мощности, которую может отдать в нагрузку согласованная эталонная антенна. В качестве эталонной антенны служат простейщие антенны-либо воображаемый изотропный (полностью ненаправленный) излучатель, либо полуволновый вибратор. КНД относительно изотропного излучателя больще КНД относительно полуволнового вибратора в 1,64 раза (или на 2,15 дБ). Например, если КНД какой-либо антенны относительно изотропного излучателя равен 4 (6 дБ), то КНД той же антенны относительно полуволнового вибратора составляет 4/1,64, т.е. 2,42(3,85 дБ).

КНД характеризует предельно возможный выигрыш по мощности, который может дать антенна благодаря своим направленным свойствам в предположении, что в ней полностью отсутствуют потери. В действительности любая антенна обладает потерями и даваемый ею

0° w° ¥)° 60° 8otoot2om°m°t8(lm° dm°iu30o3203w3so° 6)

выигрьпп по мощности всегда меньше предельно возможного. Реальный выигрьпп антенны по мощности относительно изотропного излучателя или полуволнового вибратора характеризуется коэффициентом усиления по мощности Кр, который связан с КНД соотнощением

Кр = Dn..

Для антенн ВЧ и микроволновых диапазонов т), 1 и К D. Для антенн других диапазонов K, = (0,2.:!0,5)D.

Ниже значения D и Кр указаны по отношению к полуволновому вибратору.

Коэффициент усиления по напряжению

КНД и коэффициент усиления, дБ, D= lOlgD,

К = lOlg К^ или К = 201gK,.

По этим же формулам можно определить значения D, Кр и К^ в относительных единицах, зная соответствующие значения в децибелах.

Если известны углы раствора ф и у главного лепестка диаграммы направленности в горизонтальной и вертикальной плоскостях, то КНД может быть приближенно определен по формулам

D = 4я/(4у),

где (р и \f-B радианах, я = 3,14;

D = 41270/(ф\,),

где ф и \f-B градусах.

Действующая длина h,-параметр, имеющий размерность длины и позволяющий по известной напряженности поля определить ЭДС на зажимах антенны при приеме со стороны максимума главного лепестка диаграммы направленности:

e = Eh,

где Ьд, м; Е, В/м; е, В.

Для симметричного длиной /

линейного вибратора