1.4. Лінійна випромінююча система тя її характеристики.

ЛВС - неперервний або дискретний ряд однакових випромінювачів, розташованих на одній осі (рис.1.11).

Рис.1.11. Застосування принципу суперпозиції для визначення діаграми направленості лінійної випромінюючої системи.

За принципом суперпозиції поле у будь-якій точці простору з кутовою координатою  від довільної пари випромінювачів знаходиться шляхом додавання полів від окремих випромінювачів з врахування віддалей до них R, R_n та різниці ходу хвиль Z_n *соs або Z*cos. Для усієї системи випромінювачів ЛВС використання принципу суперпозиції дає наступні математичні вирази:

- для дискретної системи:

- для неперервної ЛВС:

де I_n та І(Z) - дискретна та неперервна функції, що визначають амплітудно-фазовий розподіл струмів у ЛВС, k = 2* / - хвильове число для вільного простору. Для вивчення властивостей ЛВС використовують еталонну систему з рівномірним амплітудним та лінійним фазовим розподілом струмів (рис. 12).

Рис.1.12. Амплітудно-фазовий розподіл струмів у еталонній ЛВС.

Для такої випромінюючої системи діаграма направленості описується функцією:

де = ( k L /2)*(cos- ) , узагальнена кутова змінна;

де = с / V_ф - коефіцієнт сповільнення хвилі, що поширюється вздовж лінійної системи.

За фізичним сенсом функція дорівнює піврізниці фаз хвиль, що приходять у точку спостереження з кінців випромінювача з врахуванням різниці ходу хвиль k*L*cos, а також різниці фаз збудження крайніх точок, яка дорівнює *k*L.

Побудована діаграма направленості ЛВС має вигляд (рис.1.13):

Рис.1.13. Діаграма направленості еталонної ЛВС.

Кутове розташування головного пелюстка ДН визначається з умови:

Розглянемо основні режими випромінювання:

1. = 0 означає синфазне збудження випромінювачів: тоді ₀ =  / 2, що відповідає режиму поперечного випромінювання (рис.1.14.а):

Рис.1.14. Діаграми направленості ЛВС у режимах поперечного а) та

похилого б) випромінювання.

2.3а умови 0 < , < 1 антена працює в режимі похилого випромінювання. При зміні коефіцієнта сповільнення , кутове положення головного пелюстка змінюється, що дозволяє здійснювати сканування навколишнього простору.

3. За умови - 1, що відповідає V_ф= с, або > 1, що відповідає V_ф < с (сповільнена, збуджуюча хвиля ), виникає режим осьового випромінювання антени (рис. 15).

Рис.1.16. Діаграма направленості ЛВС в режимі осьового випромінювання.

Визначення параметрів направленості лінійних випромінюючих

систем.

Аналіз властивостей ЛВС дозволяє оцінити параметри направленості

при різних режимах роботи. Так для режимів поперечного та похилого

випромінювання ширина головного пелюстка при рівномірному

амплітудному розподілі струмів (поля) визначається формулою :

Відповідно коефіцієнт направленої дії оцінюється виразом:

Для режиму осьового випромінювання:

де перший коефіцієнт в дужках відповідає = 1 , а другий :

Нерівномірний розподіл амплітуди струмів (спадаючий до країв ЛВС, рис.16) приводить до розширення головного пелюстка діаграми направленості, зниженню КНД та зменшенню рівня бокових пелюстків. Такий розподіл використовують у випадку жорстких умов щодо рівня бокових пелюстків (рівня паразитного випромінювання антени).

Рис.1.16. Розподіл амплітуди струмів на ЛВС.

При оцінці ширини головного пелюстка ЛВС з нерівномірним розподілом поля вводиться коефіцієнт розширення пелюстка— К_РП:

При цьому КНД зменшується у стільки ж разів. Деякі уявлення залежності параметрів ЛВС з розподілом струму, що апроксимується функцією " косинус на п'єдесталі" дає наступна таблиця:

Таблиця 1.1

В більшості випадків використовують розподіл поля зі спадком на краях, рівним 10 дБ ( =0,316).