Все о космосе

Космос. Астрономия. Вселенная. Наука

Leaf
Главная
Новости
FAQ по Астрономии
Астрословарь
Древняя астрономия
Современные теории
Метагалактика
Солнечная система
Статьи о космосе
Космонавтика
Галерея астрофото
Популярно о космосе
Карта сайта
Поиск
Обратная связь
Партнеры

Астрономия


Leaf Главная arrow Новости arrow Статьи о космосе arrow Соединительные линии и волноводы



Соединительные линии и волноводы PDF Напечатать Е-мейл

В антенне радиотелескопа, улавливающей радиоизлучение, возникают высокочастотные электрические колебания, передающиеся в дальнейшем радиоприемному устройству. Для передачи энергии от антенны к приемнику служат электрические линии, называемые часто фидерными линиями или просто фидерами. Они могут достигать большой длины. Например, для радиоинтерферометра с базой 200 длин волн, при рабочей длине волны 10 м, длина фидерной линии достигает двух километров. Если такая линия обладает приемными свойствами, т. е. принимает и радиоизлучение и земные радиопомехи, то помимо полезных радиосигналов, поступающих от антенны, на вход радиоприемника попадут и посторонние помехи. Они уменьшат предельную чувствительность радиотелескопа, а в некоторых случаях сведут на нет все достоинства приемной антенны. Если в фидерной линии происходят большие электрические потери, то полезный сигнал на входе радиоприемника ослабевает, и его трудно различить на фоне собственных шумов радиотелескопа. Чтобы соединительная линия обладала минимальными приемными свойствами, она должна быть экранирована от воздействия электромагнитах волн.

Приступая к описанию систем соединительных линий, напомним кратко некоторые свойства электромагнитных волн. Обычно все волны принято разделять на два класса: 1) связанные волны, распространяющиеся вдоль соединительных линий, и 2) волны, излучаемые в пространство (радиоизлучение). Распространение электрической энергии по проводам вызывается движением вдоль них электромагнитной волны. При этом провода не несут электрической энергии, а только направляют движение электромагнитного поля, распространяющегося вдоль проводника, со скоростью, близкой к скорости света. Индуцированное напряжение вызывает движение электронов (возникновение тока) в проводнике. Таким образом, напряжение и ток в проводе возникают только благодаря изменению электромагнитного поля. Эффект связанного распространения волн наблюдается в открытых металлических проводах, экранированных и коаксиальных линиях, в полых металлических трубах и т. д. Все эти устройства являются радиоволноводами, или просто волноводами, поскольку они направляют движение волн. Однако термин «волновод» применяется главным образом только к полым металлическим трубам круглого и прямоугольного сечения. Поэтому, упоминая о волноводах, мы будем подразумевать полые металлические трубы, служащие для направления электромагнитных волн.

Одна из наиболее употребительных систем соединительных линий — коаксиальная (коаксиальный кабель) — представляет собой провод, помещенный внутри трубы, являющейся наружным проводником, соосно с ней. Внутренний проводник изолируется от наружного шайбами или прокладками, расположенными на определенных расстояниях одна от другой и обладающими хорошими изоляционными свойствами и малыми электрическими потерями. Существуют коаксиальные кабели, где промежуток между внутренним и внешним проводниками сплошь заполнен изолирующим материалом. Часто внешнюю трубу заменяют металлической оплеткой. В этом случае коаксиальный кабель делается гибким.

Другой тип передающей линии — экранированный двух-проводный кабель. Он состоит из двух параллельных проводников, отделенных друг от друга изоляционным материалом и заключенных в медную оплетку — экран. Снаружи кабель покрыт резиной для предохранения от влаги и механических повреждений.

Эти два типа фидерных линий применяются главным образом при работе на сравнительно длинных волнах. Передача энергии более коротких волн, порядка 10 см и ниже, осуществляется волноводами из полых металлических труб. Одно из преимуществ волноводов перед коаксильными линиями состоит в том, что в них происходит меньше электрических потерь. К их недостаткам следует отнести ограниченную способность передачи частот не ниже критической (минимальной). Частоты ниже критической (или, иначе говоря, волны длиннее критической) не проходят через волновод данного сечения. Волноводы редко применяются для передачи энергии волн длиннее 10 см, так как их размеры становятся слишком большими. Если, например, волновод прямоугольного сечения для передачи волны в 10 см должен иметь ширину 5 см, то для волны 1 м ширина его возрастает до 50 см, а для волны 10 м — до 5 м.

Волноводы могут иметь сечение самой разнообразной геометрической формы — квадратной, многоугольной, круглой, эллиптической и т. д. Помимо передачи энергии волноводы могут быть использованы в схеме радиоприемника для создания конструкции резонансных колебательных контуров, называемых объемными или полыми резонаторами. Принцип действия резонатора удобнее всего представить, рассматривая его как секцию волновода, замкнутого с обеих сторон отражающими перегородками. Под влиянием поступающих электромагнитных колебаний, например через отверстие в одной из перегородок, на внутренней поверхности оболочки возникают электрические высокочастотные токи. Они достигают наибольшей величины при определенных соотношениях между частотой тока и геометрическими размерами секции.

В секции возникают стоячие электромагнитные волны. Условия их возникновения определяются геометрическими размерами и структурой электромагнитного поля в резонаторе. В нем различаются два вида колебаний: электрические и магнитные. Настройка резонатора на заданную длину волны осуществляется изменением его геометрических размеров путем перемещения в резонаторе специального поршня. В настоящее время полые резонаторы широко применяются в радиоприемниках сверхвысоких частот. С их помощью достигаются: 1) высокая стабильность электрических параметров, 2) малые электрические потери, что дает возможность получать большое усиление сигнала в усилителях сверхвысоких частот. Схемы их включения будут приведены в главе о радиоприемниках.

<Предыдущая   След.>