Проблемы, связанные с несимметризацией антенны

Полуволновой диполь в идеальных условиях — это помещённый в пространство, защищённое от любых воздействий, такой полуволновой диполь совершенно симметричен. Если его растянуть горизонтально над идеально ровной и однородной землёй,

Сигнал, принимаемый антенной, приведёт к одинаковому току в каждом из двух плечей. Напряжение, измеренное в точке питания A, будет идентичным напряжению в точке A’. Импедансы, измеренные между землёй T и каждой из точек A и A’, одинаковы.

Реальные условия

Идеальные условия для дипольной антенны редки:

  • достаточно далеко от окружающих деревьев и зданий
  • постоянная высота над землёй
  • хорошо проводящая земля под всей поверхностью антенны
  • линия питания, простирающаяся перпендикулярно от излучающих проводов
    и, конечно, идеальная симметрия диполя.

Подобная проблема возникает и для антенны Yagi, где на диполь влияют другие элементы, опоры, ротор, мачта и часто другие антенны, установленные на той же мачте.

На рисунке напротив импеданс между A и T отличается от импеданса между A’ и T; напряжения (и, следовательно, токи) будут разными между двумя проводами и землёй.

Происхождение тока оболочки или синфазного тока

Две излучающие жилы, одна из которых подключена к сердечнику, а другая к оболочке коаксиального кабеля, переносят разные токи: i1 с одной стороны и i2+i3 с другой.

В коаксиальном кабеле токи на поверхности сердечника и на внутренней поверхности оболочки идентичны и направлены в противоположных направлениях. Разница между токами в двух жилах, i3, может течь только снаружи оболочки.

Этот ток оболочки имеет несколько эффектов:

1) Коаксиальный кабель ведёт себя как излучающая жила

— он будет излучать в шэк, но особенно в дом, где может быть расположен телевизор, чувствительный к QRM.

— он представляет собой третью излучающую жилу, которая нарушит диаграмму направленности излучения диполя (что не очень проблематично).

2) Стоячая волна, в зависимости от длины кабеля и заземляющего проводника, может создавать значительные скачки напряжения на станции и серьёзно нарушать её работу (ВЧ-обратная связь, срабатывание системы защиты PA и т. д.). Ток i3, отличающийся от i2 из-за скин-эффекта, также называется синфазным током.

Однако последствия плохой дипольной симметрии не следует преувеличивать, поскольку они проявляются только в определённых случаях (сильная асимметрия, высокая мощность передачи, чувствительность ТВ к помехам и т.д.).

Решения

Чтобы устранить токи оболочки, можно сначала улучшить симметрию антенны и уменьшить КСВ, но иногда необходимы корректирующие решения:

  • Фильтр оболочки, дроссель (дроссель синфазного сигнала)
  • Использование гамма-согласования на диполе для асимметрии и согласования импеданса
  • Антенный симметрирующий трансформатор (например, коаксиальный симметрирующий трансформатор)

manuel.la-radio