Симметрирующее устройство (рис. 3.13а). Расположим вблизи коаксиального кабеля питания еще один отрезок коаксиального кабеля длиной λ/4 и соединим экран дополнительного кабеля с тем из плеч диполя, к которому подсоединена средняя жила основного кабеля питания. Поле тока асимметрии на дополнительном кабеле компенсирует поле тока асимметрии на основном кабеле (см. рис. 3.11б). Естественно, что основную роль в этой схеме играет внешний экран дополнительного кабеля, так как по его средней жиле ток не протекает. Очень важно сохранять постоянство расстояния е между обеими кабелями на всей длине l. Важную роль также играют свойства диэлектрических защитных оболочек обоих кабелей. Отметим, что уменьшение расстояния е между кабелями снижает потери излучения по асимметричной отраженной волне и тем самым улучшает эффективность симметрирования. Однако надо иметь в виду, что уменьшение расстояния е приводит к росту потерь в диэлектрических защитных оболочках кабеля. Эти потери особенно сильно возрастают, если поверхность кабеля покрыта влагой или сажей. Обратим внимание на то, что вблизи диполя между обоими кабелями существует напряжение, равное напряжению, подведенному к плечам диполя. Важно осуществить хороший электрический контакт на конце четвертьволнового дополнительного кабеля с экраном основного кабеля питания.
Малому расстоянию е между кабелями соответствует малое значение волнового сопротивления Z0С симметрирующего устройства. Оптимальное значение Z0С равно 75 Ом. Кроме того, малому расстоянию е между кабелями соответствует уменьшение коэффициента укорочения K, так как возрастает влияние диэлектриков защитных оболочек кабеля. Например, при e=d, т. е. при касании защитных оболочек кабеля, К=0,8, в то время как при е=3d К=0,92.
Область применения рассматриваемой схемы симметрирования — простые (вибраторные) антенны на КВ.
В диапазоне УКВ применяется модернизированный вариант этой схемы, приведенный на рис. 3.13б. Здесь каждое плечо диполя и четвертьволновый отрезок кабеля выполняются как единое целое в виде полой согнутой трубки. Кабель питания вводится в одну из трубок, причем экран кабеля питания электрически соединен с ней, а средняя жила кабеля питания выводится через специальное отверстие в этом плече диполя и подсоединяется к другому плечу диполя. Как и ранее, концы обеих трубок (на расстоянии λ/4 от диполей) имеют между собой хорошее электрическое соединение.
Такая конструкция легко обеспечивает постоянное расстояние между трубками. Коэффициент укорочения в данном устройстве K=0,96, поэтому точная длина трубок l=0,24λ. Несоблюдение этой длины приводит к появлению реактивной составляющей во входном сопротивлении антенны, имеющей индуктивный характер при l < 0,24λ и емкостный при l > 0,24λ.
Графики, приведенные на рис. 3.13в, показывают зависимость входного сопротивления в точках А—А при изменении частоты и различных значениях волнового сопротивления симметрирующего устройства Z0C. Графики построены для d/λ = 100. Без симметрирующего устройства диапазонность схемы, как видно из этих графиков, резко уменьшается. На рисунке область внутри окружности соответствует значению Kст U < 2. Использование симметрирующего устройства с Z0C = 150 Ом увеличивает диапазонность. При Z0C = 75 Ом действие симметрирующего устройства оптимально. Это может быть, в частности, объяснено тем, что в данном случае устройство можно рассматривать как шлейф (см. § 2.2). При дальнейшем уменьшении Z0C диапазонность симметрирующего устройства вновь уменьшается. В частности, при Z0C = 37,5 Ом слабо меняется с частотой реактивная составляющая входного сопротивления, но сильно изменяется активная составляющая. На приведенных графиках точками с номерами (от 1 до 7) обозначены частоты, значения которых приведены в таблице к этому рисунку.