рис. 3.6.4.
В коаксиальной линии, точно также как и двухпроводной, могут протекать два тока: дифференциальный Id и синфазный Ic. Но распределение их будет разны. Чтобы упростить рассмотрение ограничимся снизу по частоте диапазоном КВ. Из-за скин-эффекта глубина проникновения ВЧ токов в металл даже на частоте 1,8 МГц не превышает нескольких сотых долей миллиметра (то есть ток практически течет лишь по поверхности). А толщина оплётки кабеля, как правило, во много раз выше этого значения. Следовательно, мы имеем два пути тока оплётке - по внутренней поверхности, и по внешней. Причем из-за скин-эффекта эти токи протекают независимо друг от друга. В середине сечения оплётки тока нет (он туда просто не проникает, что эквивалентно наличию изолятора). Эквивалентная схема (рис.3.6.4) следующая – коаксиал с двумя очень тонкими оплетками (одна поверх другой) и слоем изоляции между ними. Электрически внешняя и внутренняя оплётки (реально это внутренняя и внешняя; поверхности физической оплётки) соединяются только в начале и в конце кабеля.
Дифференциальный ток Id (передающий мощность от источника в нагрузку) протекает между центральной жилой и внутренней поверхностью оплетки кабеля. А вот синфазный ток Iс, в отличие от двухпроводной линии, протекает только по одному проводу – по наружной стороне оплётки кабеля.
Снова обратимся к рисунку 3.6.4, на котором изображен коаксиальный кабель с Z0=50 Ом, подключенный к симметричной нагрузке 25 + 25 Ом. Общее сопротивление нагрузки 50 Ом, поэтому КСВ в кабеле равен 1. При токе в линии 1 А, на оплётке кабеля подключенной к нагрузке, в данном случае будет напряжение в 25 В относительно земли. Этот напряжение приложится к наружной стороне оплётки кабеля и по ней потечёт ток Iс. Причем (как было упомянуто) этот ток из-за скин-эффекта не будет влиять на протекающий по внутренней стороне оплетки ток Id2. То есть фактически наружная сторона оплётки кабеля представляет собой паразитный провод, подключенный к одному из выводов нагрузки (антенны). Как легко видеть, напряжение на этом проводе; (и, следовательно, ток Iс) будет отсутствовать только в одном случае – при равенстве нулю левого по схеме резистора на рис. 3.6.4. То есть – в том случае, когда оплётка кабеля подключена к антенне в точке, имеющей нулевой потенциал относительно земли. Во всех же остальных случаях (причем неважно – симметричная ли нагрузка, или асимметричная) ток Iс всегда есть.
Запомним очень важный для; практики вывод – если оплётка кабеля подключена к антенне в точке, где потенциал не равен нулю относительно земли, то наружная сторона оплетки кабеля будет излучать (при отсутствии устройств подавления тока оплётки).
Реально, это практически все случаи, за исключением GP, стоящего прямо на поверхности земли, питающий кабель которого идет на земле, или под землёй.
Влияние длины кабеля и наличия ВЧ заземления у источника на степень излучения оплётки будет точно таким же, как и у двухпроводной линии (см. параграф 3.6.2).
Для симуляции влияния оплётки в MMANA необходимо к антенне дорисовывать дополнительный провод, подключенный к той точке антенны, куда присоединена оплётка (речь идёт о простых кабелях без устройств подавления Id, описанных в параграфе 3.6.4).; Геометрия провода должна соответствовать положению в пространстве и длине; используемого коаксиального кабеля.
Рассмотрим примеры. 
В файле
…ANT/Radiation of feeder/symmetry test -1 RW3FO.maa показан простейший горизонтальный
полуволновой диполь на высоте 0,45l над землей. Диполь
запитан коаксиальным кабелем, идущим наклонно вниз до земли. Внизу, у передатчика
кабель хорошо заземлен. Словом, самая обычная, распространенная антенна. Но
посмотрим на распределение токов (рис.3.6.5). В половинках диполя токи разные.
Это происходит потому что наружная сторона оплётки фидера, имея резонансную
длину (я специально взял худший случай в полволны) подключена параллельно (по
току) одному из плеч диполя, и отбирает на себя изрядную часть тока. Этот ток
Ic, протекая до земли по внешней стороне оплётки,; излучает. В результате суммарная
ДН перекашивается (см. в параграфе 3.6.4.2; рис. 3.6.8, ДН 1).
В файле
…ANT/Radiation of feeder/symmetry test RW3FO.maa показан аналогичный диполь,
но в данном примере заземление
на радиостанции отсутствует, а длина питающего кабеля выбрана /4. В распределении
токов (рис.3.6.6) есть все тот же перекос, и все тот же излучающий ток оплётки
Ic. Но в данном случае внизу, на незаземленном конце оплётки (и , следовательно,
на всех корпусах приборов радиостанции), присутствует изрядное ВЧ напряжение
– корпуса при работе передатчика «жгутся». Такая помеха приведет к сбоям аппаратуры.
Суммарная ДН (см. в параграфе 3.6.4.2 рис. 3.6.9, ДН 1) за счет излучения оплётки;
отличается от привычной «восьмерки» диполя. Отмечу, что излучение в правую сторону
ДН в данном случае носит вертикальную поляризацию, и определяется излучением
вертикально расположенного кабеля.
Может показаться, что синфазный ток
по наружной стороне оплётки коаксиала, возникает только при подключении его
к симметричным антеннам, а с несимметричными; антеннами (вроде GP) все ОК. Но;
после изучения файла …ANT/Radiation
of feeder/GP-1.maa становится ясно, что это не так. В этом файле показан
четвертьволновый вертикал, с четырьмя такими же горизонтальными противовесами.
Точка питания приподнята на высоту l над землёй.
Антенна запитана коаксиальным кабелем, оплётка, естественно, подключена к противовесам.
Внизу коаксиальный кабель идёт далее к радиостанции в земле (это эквивалентно
ВЧ заземлению). Взглянем на рис. 3.6.7, на котором приведено распределение тока
в такой системе. Кроме тока самого вертикала, и токов противовесов (как положено
- противофазных), по наружной стороне оплётки коаксиала протекает очень большой
ток Ic. Распределение этого тока по оплётке чисто антенное – период синусоиды.
Причем амплитуда этого тока всего лишь вдвое меньше, чем тока самого вертикала.
Излучая, ток Ic изменит как; входной импеданс, так и ДН GP (см. в параграфе
3.6.4.2 рис. 3.6.10, ДН 1).
Конечно, в примерах рисунков 3.6.5, 3.6.6 и 3.6.7 я намеренно брал самую что ни на есть неудачную (резонансную) длину кабеля с точки зрения его излучения. Если же длина кабеля не резонансна, то синфазные токи заметно слабее. Кажется, что достаточно взять длину кабеля не попадающую в резонанс, и все станет лучше. Но это именно кажется.
Во-первых, электрическая длина кабеля отличается от физической. Причем не на тот Ку, который указан в паспорте кабеля (он относится; только к дифференциальным токам, протекающим внутри кабеля). В данном случае укорочение для тока внешней стороны оплётки; обеспечивает тонкий слой внешней пластиковой изоляции кабеля. И Ку меняется в пределах 0,97…0,8 в зависимости от толщины и типа изоляции. Кроме того, если кабель идет близко к стенам, земле и т. д., то имеется дополнительное укорочение.; Как результат: точно узнать электрическую длину оплётки не представляется возможным.
Во-вторых, до сих пор мы рассматривали только токи основной рабочей частоты. А реально, в сигнале всегда присутствуют высшие гармоники. И вполне вероятно, что для одной из них электрическая длина внешней стороны оплётки окажется резонансной. Представьте, что будет, если фидер, идущий по дому набитому телевизорами, окажется эффективным излучателем для, скажем, 2-й гармоники 27 МГц (а первый канал ТВ 48,5…56,5 МГц). Можно, конечно, возразить, что ситуация гипотетическая, однако законы Мерфи так же неумолимы, как и законы физики. И шанс именно для вас «влететь» с длиной кабеля весьма высок. Хотя это и противоречит теории вероятности, зато в полном соответствии с законом подлости.