Требования, предъявляемые к фидерам

Подключение антенны к входу приемника или к выходу передатчика осуществляется с помощью соединительных линий, которые называются фидерами (от англ. to feed – питать, подавать). В зависимости от назначения антенны устанавливаются либо на антенном поле на большом расстоянии от технического здания, где расположена передающая или приемная аппаратура, либо на высоких опорах (мачтах или башнях). Исключение составляют приемопередающие системы подвижной связи, где антенны и приемопередающая аппаратура часто составляют единый интегральный модуль.

Большая протяженность фидеров (до 1000 м) на антенных полях объясняется необходимостью размещения большого числа антенн и их расположением для исключения взаимного влияния.

Установка антенн на высоких опорах (антенны телевизионных центров, антенны радиорелейных линий и др.) также требует использования фидеров значительной длины (десятки и сотни метров).

Конструкции фидеров отличаются большим разнообразием. На длинных и средних волнах, где антеннами служат несимметричные вибраторы, применяются несимметричные (концентрические) многопроводные фидеры. На антенных полях коротковолновых центров применяются антенны с симметричным входом, передатчики также имеют симметричный выход. Поэтому в качестве фидеров используются двухпроводные или четырехпроводные симметричные линии.

На более высоких частотах (метровые и дециметровые волны) симметричные фидеры начинают излучать или принимать радиоволны подобно антеннам. Это явление называется антенным эффектом. Антенный эффект приводит к дополнительным потерям энергии на излучение, к искажениям диаграммы направленности приемных и передающих антенн. Поэтому в диапазоне метровых и дециметровых волн применяют в качестве фидеров коаксиальные линии. Коаксиальные линии со сплошным заполнением диэлектриком называются коаксиальными кабелями.

На более высоких частотах (сантиметровый диапазон) потери в диэлектрике кабеля настолько велики, что в качестве фидеров в основном применяют металлические волноводы прямоугольного или круглого сечения.

В диапазоне дециметровых и сантиметровых волн в малогабаритной приемопередающей аппаратуре широкое распространение получили в качестве распределительных фидеров микрополосковые линии передачи.

Сформулируем основные требования, предъявленные к фидерам.

1. Фидеры не должны обладать антенным эффектом.

2. Затухание энергии, переносимой по фидеру должно быть минимальным. Потери в фидере, связанные с нагревом проводников и изоляторов, можно уменьшить, применив проводники с высокой удельной проводимостью и изоляторы с малыми диэлектрическими потерями.

3. Фидер должен быть согласован с антенной, т.е. работать в режиме бегущей волны. В противном случае в фидере устанавливается режим стоячей волны, что уменьшает долю энергии, поступающей в нагрузку, и снижает предельную мощность, передаваемую по фидеру, в связи с увеличением вероятности электрического пробоя.

Образование отраженных волн в несогласованном фидере приводит к тому, что на вход приемника кроме основной волны приходит отраженная волна со сдвигом по времени (фазе), определяемым двукратной длиной фидера. В случае телевизионного вещания, когда длина фидера >> l, это приводит к образованию повторов изображения на экране телевизора, а в случае коротких фидеров ( l) – к потере четкости изображения.

4. Фидер должен быть устойчивым к внешним воздействиям (климатическим и погодным).