Engineering Synthesis of VHF Antenna Matching Structures with Feeder Line Segments

Abstract

Системно рассмотрены инженерные методы синтеза структур согласования УКВ-антенн с использованием отрезков фидерных линий. При этом выбор согласующих структур ограничен применением реактивных элементов и отрезков линий передачи. Обсуждаются возможности и варианты расширения частотной полосы пассивного согласования на таких элементах. Наглядность материала обеспечивается его представлением на комплексной диаграмме Смита.Для использования эквивалентных электрических схем с сосредоточенными реактивными элементами приведены варианты их аналогов в виде шлейфов из замкнутых и разомкнутых отрезков линий передачи, а также показаны возможности создания эквивалентных последовательных и параллельных колебательных контуров с помощью агрегированных двухэлементных шлейфов.Рассмотрено создание реактивных сопротивлений с помощью вставок из отрезков линий. Выбором параметров последовательно включенных вставок можно создавать разные эквивалентные структуры из последовательно и параллельно включенных емкостей и индуктивностей, последовательных и параллельных колебательных контуров. Вставка отрезка линии передачи после нагрузки дополнительно позволяет перераспределять активную и реактивную составляющие входного сопротивления без изменения КСВ, включая изменение знака реактивной составляющей. При этом для упрощения реализации широкополосного согласующего устройства рекомендуется входное сопротивление перемещать ближе к горизонтальной оси в левой полуплоскости диаграммы Смита, так как в ней сопротивление изменяется меньше по сравнению с правой полуплоскостью.С помощью диаграммы Смита приведены разные варианты синтеза двухэлементных согласующих структур с использованием отрезков линий передачи, приведены методики их расчета. Обсуждается задача расширения полосы согласования на основе многоконтурных схем со структурой полосовых фильтров. Для иллюстрации влияния структуры согласующего устройства на ширину полосы согласования представлены результаты моделирования инженерно предложенных структур для случая укороченной антенны.