Глава 2. АНТЕННО-МАЧТОВЫЕ И ФИДЕРНЫЕ СООРУЖЕНИЯ

2.6. ФИДЕРЫ АНТЕНН

Требования к фидерам.

В радиостанциях переносных или малой мощности антенна подключается непосредственно к приемнику или передатчику. На передающих и приемных радиостанциях, где антенны размещаются на некотором удалении от технических зданий, для передачи энергии радиочастотных колебаний применяются фидеры.

Фидер является промежуточным звеном между антенной и радиооборудованием, поэтому потери энергии в нем на нагревание проводов, изоляторов, окружающего пространства должны быть сведены до минимума. Для этого в фидерах применяют провода с хорошей проводимостью и радиочастотные изоляторы.

Чтобы не ухудшить направленных свойств антенн, фидеры не должны излучать или принимать электромагнитные волны, т. е. у них должен отсутствовать антенный эффект. Уменьшение потерь энергии на излучение достигается применением симметричных фидеров с близко расположенными друг к другу двумя или несколькими проводами, по которым протекают токи в противофазе, или же применением экранированных фидеров.

Для обеспечения режима бегущей волны в фидере сопротивление нагрузки должно быть равно волновому сопротивлению фидера.

Электрические показатели фидеров.

В фидере передающей антенны в общем случае имеются две волны: одна волна, бегущая от передатчика к антенне, называемая падающей Uпад, вторая — от антенны к передатчику, называемая отраженной Uотр. Отношение величин волн p= Uотр / Uпад называется коэффициентом отражения.

37

Если волновое сопротивление антенны равно волновому сопротивлению фидера, то отраженная волна отсутствует (р=0), в фидере устанавливается режим бегущей волны и вся энергия передатчика поглощается антенной.

В фидере коэффициент бегущей волны k определяется опытным путем и представляет собой отношение минимального напряжения к максимальному k = Umin/Umax, где Umin — напряжение в точке линии, где падающая и отраженная волны встречаются в противофазе; Umax — напряжение в точке линии, где падающая и отраженная волны находятся в фазе.

Между коэффициентами р и k существует зависимость р = (1-k)/(1+k). Важным показателем фидера является его волновое сопротивление W, которое зависит от расстояния между проводами и вида диэлектрика, находящегося между ними, а также диаметра проводов. Если фидер представить в виде распределенных по его длине величин L и С, то

 .

Волновое сопротивление является чисто активным и не зависит от частоты и длины фидера.

Коэффициент полезного действия фидера есть отношение мощности, выделяющейся в конце фидера на нагрузке, к мощности в начале фидера, отдаваемой передатчиком

Коэффициент полезного действия фидера следующим образом зависит от его длины:

где β — коэффициент затухания фидера; l — длина фидера.

Обычно потери энергии в фидере невелики и КПД имеет величину не менее 90 %.
Фидеры для антенн передающих радиостанций. На передающих радиостанциях применяются следующие фидеры: симметричные, воздушные двухпроводные с волновым сопротивлением 600 Ом, четырехпроводные с волновым сопротивлением 300 Ом и коаксиальные кабели.

Наиболее прост по конструкции симметричный воздушный двухпроводный фидер. В зависимости от длины фидера и мощности передатчика он выполняется из биметаллического провода диаметром 3 или 4 мм. Для провода d=3 мм расстояние между проводами Д = 225±5 мм, для провода d=4 мм Д=300±5 мм. Волновое сопротивление фидера W=600 Ом. На рис. 2.22 представлены типовые конструкции узла подвески двухпроводного фидера на промежуточной опоре и конструкция промежуточной опоры.

В качестве фидерных опор применяются деревянные столбы и железобетонные стойки СЖ.

Желательно фидер от передатчика до антенны прокладывать по прямой линии; в противном случае угол поворота на одной опоре допускается не более 90°. На угловой опоре фидер имеет

38

крепление, а переход с одного участка на другой выполняется перемычкой.

Для изготовления фидера с волновым сопротивлением W=300 Ом применяется биметаллический провод диаметром 4 и 6 мм. Несущий провод выполняется из двух проводов, подвешенных вертикально и соединенных перемычками из провода того же диаметра. Расстояние между перемычками устанавливается равным 3 мм, что значительно меньше рабочей длины волны и не влияет на распределение зарядов, а следовательно, и токов в линии.

Для провода d=4 мм расстояние между разнофазными проводами фидера Д=250±5 мм, а между одноименными — b= 400±5 мм, для провода d=6 мм расстояние между разнофазными проводами b=300±5 мм, а между одноименными — b = 300±5 мм (рис. 2.23).

На рис. 2.23 даны конструкции промежуточной опоры и узла подвески четырехпроводного фидера на промежуточной опоре. Установка промежуточных опор четырехпроводного фидера осуществляется с переменным шагом по закону случайных чисел в пределах (30±5) м.

На угловых опорах соседние участки четырехпроводного фидера соединяются между собой посредством цилиндрических перемычек, выполненных из биметаллического провода диаметром 3 мм.

По четырехпроводному фидеру из-за его пониженного волнового сопротивления увеличивается передача мощности в 1,6 ...

39

... 1,8 раза, поэтому эти фидеры эксплуатируются при работе антенн с передатчиками большой мощности.

Около технических зданий на расстоянии 15 ... 25 м устанавливаются оконечные фидерные П-образные опоры, называемые порталами. В зависимости от числа и типа подводимых фидеров порталы выполняются из дерева, железобетонных опор или металлических ферм. С порталов фидеры вводятся в техническое здание через специальные проходные изоляторы (рис. 2.24), устанавливаемые в стенах здания на уровне не ниже 3 м от земли. Вводы ограждают, если они расположены на высоте ниже 3 м.

Для монтажа симметричных фидеров внутри технического здания передающей радиостанции применяются экранированные фидерные секции СЭФ-300-30, позволяющие составить фидер любой длины и конфигурации.

Фидеры для антенн приемных радиостанций.

Воздушный четырехпроводный фидер является типовым фидером, соединяющим приемные устройства с антеннами, и выполняется из биметаллического провода d=l,56 мм (рис. 2.25,а). Волновое сопротивление фидера №=208 Ом. Провода подвешиваются на опорах с помощью изоляторов (рис. 2.25,6). На одних и тех же опорах может подвешиваться несколько фидеров с расстоянием между их осями не менее 0,8±0,01 м. Наименьшее расстояние от нижнего провода фидера до земли 3 м.

На рис. 2.26 представлены промежуточная и оконечная железобетонные опоры фидеров приемных антенн. В качестве фидерных опор могут также применяться деревянные столбы и асбестоцементные трубы.

Допускаются углы поворота фидера на одной опоре до 60°, для чего применяются поворотные изоляторы (см. рис. 2.25,в). Накрест лежащие провода фидера на концах его соединяются между собой. У четырехпроводного фидера слабо проявляется антенный эффект, что весьма важно для антенн приемных радиостанций. У технического здания фидер крепится наглухо к оконечной опоре (рис. 2.26,б), а на опоре около антенны он подвешивается через блок с контргрузом, который позволяет поддерживать фидер в натянутом состоянии при любых климатических условиях. Груз выполняется в виде бетонных колец общей массой 40 ... 60 кг. На оконечной опоре у технического здания фидер имеет устройство грозозащиты (рис. 2.27), состоящее из двух грозоразрядников, двух дросселей для стекания статических зарядов, накапливающихся на проводах антенны. Воздушный фидер соединяется с антенным коммутатором технического здания кабелем РД-200-7-12.

42

далее