Антенны коротких волн, предназначенные для работы только в одном диапазоне, почти всегда (а ультракоротковолновые антенны всегда) питаются по согласованным линиям передачи. Такое питание антенн обеспечивает наиболее надежное подавление помех телевидению и радиовещанию. Для питания антенн УКВ в последнее время наиболее часто используется коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 60 ом или ленточный кабель УКВ с волновым сопротивлением 240 ом. Иногда также применяются коаксиальные кабели с волновыми сопротивлениями 52, 70 или 75 ом и ленточные кабели с волновыми сопротивлениями 280 и 300 ом. В диапазоне коротких волн очень часто используется двухпроводная линия с воздушной изоляцией, имеющая волновое сопротивление от 400 до 600 ом.
Схемы связи с коаксиальным кабелем
Наиболее простая схема связи коаксиального кабеля с выходным каскадом передатчика показана на рис. 13-6.
В обоих случаях катушка связи имеет 4—5 витков для диапазона 80 м, 3 витка для 40 и 20 м и 2 витка для диапазонов 15 и 10 м. Для получения оптимальной степени связи между катушкой связи и катушкой индуктивности контура катушку связи располагают таким образом, чтобы ее можно было в некоторых пределах перемещать относительно катушки индуктивности контура. Катушка индуктивности L располагается вблизи «холодного» конца катушки индуктивности колебательного контура, а для уменьшения емкостной связи между этими катушками заземленный конец катушки связи должен находиться по возможности ближе к «горячему» концу А катушки индуктивности колебательного контура. В случае двухтактного выходного каскада катушка связи связывается с точкой нулевого потенциала катушки индуктивности колебательного контура; при этом безразлично, в какой стороне будет находиться заземленный конец катушки связи, так как и точка А и точка В катушки индуктивности колебательного контура в этом случае «горячие» (см. рис. 13-6, б).
Катушка связи и проводники, связывающие ее с линией передачи, создают индуктивное сопротивление, которое следует скомпенсировать, как показано на рис. 13-7, а, при помощи переменного или подстроечного конденсатора небольшой емкости С (75—100 пф). На рис. 13-7, б изображена схема связи с промежуточной линией связи. Последовательный колебательный контур LKCK обладает селективными свойствами и, следовательно, дополнительно ослабляет высшие гармоники рабочей частоты. Емкость и индуктивность этого контура приведены в табл. 13-1. Приведенные значения справедливы для коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 60 ом.
| Диапазон, м | СK, пф | LK, мкгн |
|---|---|---|
| 10 | 90 | 0,32 |
| 15 | 120 | 0,45 |
| 20 | 190 | 0,70 |
| 40 | 380 | 1,40 |
| 80 | 800 | 2,80 |
Катушки связи L1 и L2 имеют от двух до четырех витков. При настройке катушка связи L1 связывается с катушкой индуктивности колебательного контура LK очень слабо. Колебательный контур выходного каскада передатчика настраивается в резонанс с помощью конденсатора С (минимум анодного тока), и затем изменяется емкость конденсатора Ск до получения максимума антенного тока (антенный контур настроен на рабочую частоту передатчика). Далее, увеличивая степень связи катушек L1 и L2 с колебательным контуром выходного каскада передатчика и антенным контуром, достигают необходимой настройки схемы связи. Схема связи считается точно настроенной, когда при расстройке конденсатора Ск в обе стороны от положения резонанса антенный ток уменьшается; если же ток увеличивается, то это означает, что L1 или L2 слишком сильно связана с колебательным контуром выходного каскада передатчика или антенным контуром соответственно.
Настройка схемы связи, приведенная на рис. 13-6, также очень простая. Необходимо только, увеличивая степень связи между катушкой связи L и катушкой колебательного контура выходного каскада передатчика, одновременно подстраивать выходной контур на рабочую частоту передатчика с помощью конденсатора переменной емкости С до тех пор, пока не будет получено значение анодного тока, требуемое для нормального режима оконечного каскада, и максимум антенного тока. Если волновое сопротивление коаксиального кабеля точно согласовано с входным сопротивлением антенны, то при изменении степени связи между катушкой связи и катушкой индуктивности колебательного контура необходимо только незначительно подстраивать переменный конденсатор С. Если резонанс колебательного контура в значительной степени зависит от степени связи между катушкой связи и катушкой индуктивности колебательного контура, то это означает, что коаксиальный кабель неточно согласован с входным сопротивлением антенны и в линии передачи имеют место стоячие волны, вследствие чего в колебательный контур вносится реактивное сопротивление.
Антенны УКВ, питаемые по коаксиальному кабелю, имеют несколько иную схему связи с выходными каскадами передатчиков (см. рис. 13-8).
Схема, показанная на рис. 13-8, а, наиболее часто применяется как для однотактных, так и для двухтактных выходных каскадов передатчика. Эта же схема связи для симметричного выходного контура изображена на рис. 13-8, в, в которой параллельно катушке индуктивности включается дополнительный конденсатор переменной емкости С.
Так как в диапазоне УКВ при использовании параллельного контура не всегда удается получить отношение L/C, которое можно было бы измерить, то очень часто используются последовательные контуры. На рис. 13-8, б изображен такой последовательный колебательный контур, состоящий из катушки индуктивности L и конденсаторов С1и С2, соединенных последовательно. Анодное напряжение в приведенной схеме подводится к центру катушки индуктивности, но может быть также подведено к точке А или к точке В. Переменные конденсаторы С1 и С2 образуют емкостный делитель напряжения. Изменяя емкости, можно легко добиться того, что волновое сопротивление коаксиального кабеля будет согласовано с колебательным контуром. Полное согласование имеет место тогда, когда антенный ток достигает своего максимального значения. Так как емкости С1 и С2 одновременно входят и в колебательный контур, то после настройки схемы связи следует подстраивать колебательный контур в резонанс. Выходной колебательный контур, показанный на рис. 13-8, б, вообще говоря, не является чисто последовательным контуром, так как параллельно катушке индуктивности включена емкость лампы.
Схема связи для симметричной ненастроенной линии передачи
Для схемы связи не имеет значения, представляет собой линия передачи ленточный кабель с волновым сопротивлением 240 ом или же двухпроводную линию с воздушной изоляцией и волновым сопротивлением 400—600 ом. Практически в этом случае могут быть применены все схемы связи, изображенные на рис. 13-2, 13-3, 13-4 и 13-5.
Симметричная ненастроенная линия может быть просто индуктивно связана с колебательным контуром выходного каскада передатчика. Так как волновое сопротивление, равное 240—600 ом, в данном случае уже достаточно велико, то индуктивность катушки связи должна равняться приблизительно индуктивности половины витков катушки колебательного контура. Напряжение, индуцируемое в катушке связи, имеет в этом случае небольшое значение, И возникают трудности с отбором достаточной мощности с помощью катушки связи.
Эти затруднения могут быть обойдены включением промежуточного контура (рис. 13-9).
При настройке первоначально катушки линии связи очень слабо связываются с катушками индуктивности контуров для того, чтобы можно было настроить колебательный контур выходного каскада в резонанс с помощью переменного конденсатора С (минимум анодного тока). Затем зажимы промежуточного контура устанавливаются в среднее положение между серединой и концами катушки, и, меняя емкость переменного конденсатора С1, настраивают промежуточный контур в резонанс (максимум анодного тока). В большинстве случаев после такой настройки колебательный контур выходного каскада расстраивается, и его надо снова подстроить. Затем изменяется степень связи между катушками линии связи и катушками индуктивности контуров, и процедура настройки повторяется. Точная настройка характеризуется тем, что изменение емкости С1 не изменяет положения резонанса выходного контура, а приводит только к уменьшению анодного тока в обе стороны от резонансной настройки конденсатора С1;при этом согласование сопротивлений чисто омическое. Если описанная процедура не приводит к точной настройке, то изменяется положение зажимов на катушке индуктивности промежуточного контура и процесс настройки повторяется.
П-образные фильтры также могут применяться для связи ненастроенных линий передачи с выходными каскадами передатчиков. В случае несимметричных линий передачи используются несимметричные фильтры, а для симметричных линий — симметричные П-образные фильтры.
Иногда согласованию линии передачи с выходным каскадом передатчика уделяется меньше внимания, чем согласованию линии передачи с антенной. Это совершенно неверно, так как в обоих случаях согласование играет большую роль. В случае неточного согласования линии передачи с выходным каскадом передатчика может резко увеличиться мощность, рассеиваемая на аноде выходной лампы, что может вывести ее из строя.