Полуволновый отрезок


Полуволновый отрезок линии передачи также обладает полезными свойствами. Независимо от сопротивления нагрузки на конце линии без потерь две точки, отстоящие друг от друга на расстоянии полуволны, всегда являются точками одинаковых напряжений. (Естественно, что это утверждение справедливо только в случае, когда между этими двумя точками не включена какая-либо нагрузка). Равным образом в линии всегда равны значения токов в двух точках, находящихся на расстоянии полуволны друг от друга. Таким образом, полуволновый отрезок линии без потерь обладает свойствами идеального трансформатора с коэффициентом трансформации 1:1. Входное напряжение его всегда равно выходному или напряжению на нагрузке, а входной ток всегда равен выходному току или току через нагрузку. Фазы входного и выходного токов всегда отличаются на 180°, так что полуволновый отрезок является также фазоопрокидывающим устройством. Вследствие равенства входных и выходных напряжений и токов, входное сопротивление всегда будет равно выходному или сопротивлению нагрузки, как и должно быть у трансформатора с коэффициентом трансформации, равным 1:1.
На рис. 408 показано использование как четвертьволновых, так и полуволновых отрезков для питания сложной антенны с заданным отношением токов. Вследствие того, что элементы антенны питаются с помощью четвертьволновых отрезков, их токи зависят от волновых сопротивлении этих отрезков и напряжений на входах четвертьволновых отрезков. Отсюда:
Полуволновый отрезок

Однако точки с—с и d—d соединены с помощью полуволновых отрезков. Отсюда следует, что они имеют равное по величине напряжение, но противоположное по фазе (это же относится к точкам а—а и b—b, так как все четвертьволновые отрезки получают напряжение одинаковой величины). Так как токи в антеннах обратно пропорциональны волновым сопротивлениям питающих их четвертьволновых отрезков, в пределах разумных ограничений можно получить в антеннах любое желаемое отношение токов. Если токи во всех отдельных антеннах должны совпадать по фазе, то необходимо подключение к фидеру изменить на обратное тому, какое показано на рис. 408.
Полуволновый отрезок

В качестве примера возьмем случай, когда требуется подвести к антеннам 1 и 4 по 1 а, а к антеннам 2 и 3 — по 2 а. Тогда р1=р4=2р2 = 2р3. Действительные значения волновых сопротивлений выбирают так, чтобы в результате получились нужные входные сопротивления. Например, если принять, что антенны имеют активные сопротивления по 75 ом каждая, то подходящими значениями могут быть:
р1=р4=300 ом; р2=р3=150 ом.

Входные сопротивления по отношению к четвертьволновым отрезкам в этом случае будут соответственно 200, 300, 300 и 1200 ом. Эти нагрузки включаются в основной фидер, как показано на рис. 409. Так как все они включены в точках, отстоящих на полволны друг от друга, на них подается одно и тоже напряжение. Все эти нагрузки как бы включены параллельно. Поэтому общее входное сопротивление в точках а—а составляет 120 ом. Заметим, что к средним антеннам подводится мощность, которая в четыре раза больше подводимой к крайним антеннам. При условии, что вся система питается от линии с волновым сопротивлением 500 ом, правильная величина волнового сопротивления четвертьволнового отрезка будет:
р (четвертьволнового отрезка)=√120∙500=245 ом.
Полуволновый отрезок