Турникетные антенны. Конструкции. Режим всенаправленного излучения. Амплитудная дн, фазовая дн. Режим регулируемой поляризации волн.

Систему из двух перпендикулярных вибраторов с совмещенными центрами принято называть турникетной антенной (рис.). В зависимости от соотношения токов на входах вибраторов могут быть реализованы различные режимы работы антенны.

Р ежим всенаправленного излучения. Достигается питанием вибраторов токами равных амплитуд с фазовым сдвигом /2.

Пространственная амплитудная ДН имеет вид сферы (шара) вытянутого вдоль направления оси Z.

При этом видно, что нули излучений отсутствуют, а максимум направлен вдоль оси Z. В плоскости расположения оси Z поляризация излучения линейная, а в остальных - эллиптическая, в направлении оси Z (плоскость хОу) - угловая.

Направления вращения вектора поляризации в двух полупространствах, разделённых плоскостью хОу - противоположны. Таким образом в поле излучения содержатся все возможные состояния вектора поляризации.

Ф азовая ДН аналогична спирали Архимеда.

Незамкнутость линий равных фаз при обходе вокруг антенны плоскости хОу в дальней зоне свидетельствует об отсутствии фазового центра.

Режим всенаправленного излучения используется при создании антенн с горизонтальной поляризацией, располагаемых на высоких мачтах.

Для использования горизонтальной поляризации в точке приема антенны располагают параллельно относительно земли. При этом излучение по оси z не используется, поэтому для сужения ДН в вертикальной плоскости используют несколько синфазных этажей из турникетных вибраторов. При четном числе этажей излучения вверх и вниз отсутствуют, и максимум излучения создается в горизонтальной плоскости. Вибраторы разных этажей, находящиеся в одной вертикальной плоскости питаются одной двухпроводной линией, а находящиеся в другой - другой. Линии настраиваются на бегущую волну и соединяются параллельно, причем одна длиннее другой на l = /4, что обеспечивает сдвиг фаз каждого турникета на /2. Кроме этого двухпроводные линии перекрещиваются между этажами, чем обеспечивается синфазность возбуждения вибратора в разных этажах.

Режим регулирования поляризации поля (волн). Здесь каждый вибратор имеет отдельную линию питания, по которой осуществляется регулирование мощности аттенюатора, а также регулировка фазы фазовращетелем. Обычно управление осуществляется через ЭВМ.

а) Плоскостной шунтовой вибратор б) Плоскостной шунтовой вибратор для многоэтажной турникетной телевизионной антенны в) …со схемой питания на двух проводных линиях

Подбором соотношения амплитуд и фаз токов на входах скрещенных вибраторов в направлении оси z может быть обеспечена любая поляризация поля. Это открывает дополнительные возможности осуществления поляризационной избирательности в радиосистемах.

Щелевые антенны. Излучение щели в экране ограниченных размеров. Конструкция, особенности подведения питания, входное сопротивление, диаграмма направленности. Варианты использования щелей в волноводах.

Одиночно щелевые излучатели могут использоваться в качестве самостоятельных антенн, когда нет необходимости в высоконаправленном действии. Чаще всего они используются в качестве облучателей зеркальных антенн или как элементы многощелевых волноводных антенн. В первых 2-х случаях используются полуволновые резонансные щели, прорезанные в плоском металлическом крае.

Обычно h - выбирается близким к , чтобы сам короб не шунтировал щель.

На сантиметровых волнах резонатором является короткозамкнутый отрезок прямоугольного волновода.

Р езонатор можно представить эквивалентной схемой двухпроводной линии передачи, как известно при длине /4 обладающей бесконечным сопротивлением. Z_вх  1 кОм.

Точки питания обычно располагают несколько смещенными от центра для лучшего согласования ДН в плоскости Е (хОу) сильно зависит от размера а металлического экрана.

Б ольшое распространение получили прорезанные в прямоугольных волноводах. Пр распространении волны Н₁₀.

Обычно щели возбуждаются поверхностными токами, возникающими на внутренних стенках волновода. Вектор J_Э плотности поверхностного тока на стенках волновода, возбуждаемого волной Н₁₀, имеет 3 составляющие: J_x и J_У (Н_z).

П

у

х

J_Z(H_X)

оперечная составляющая существует как вдоль широкой, так и узкой стенки волновода, в то время как продольная - только вдоль широкой. Если щель прорезанная в стенке волновода пересекает линии плотности поверхностного тока, то последние переходят в токи смещения текущие перпендикулярно краям щели.

В щели возникает электрическое поле соответствующее этим токам, и между ее краями создается разность потенциалов. Такую щель можно рассматривать как магнитный вибратор с распределенным возбуждением.

Щ ели в стенках могут быть ориентированы: в случае использования боковой стенки.

На широкой стенке, щели могут прорезаться ортогонально распространению волны, а также вдоль, но смещенные от центра.

Щель в центре излучать не будет т.к. J_Э направлено вдоль щели.

Щель прорезанная в волноводе представляет собой некоторую нагрузку и влияет на режим работы, при этом часть энергии излучается, часть проходит дальше по волноводу, третья часть отражается.

В лияние щели на режим работы волновода характеризуется входной проводимостью щели. Поперечная щель, прорезанная в широкой стенке волновода, прерывает линии плотности продольной составляющей поверхностного тока, поэтому эту щель следует рассматривать как включенные последовательные сопротивления, эквивалентная принципиальная схема данного включения:

В основном используются резонансные щели, размер которых составляет _В/2, по аналогии с электрическим симметричным вибратором, чем больше щель, тем больше должен быть коэффициент укорочения.

Нормированная входная проводимость резонансной продольной щели рассчитывается по формуле: ; а х b - сечение волновода; х₁- расстояние от центра волновода до оси щели; =с/f; ;