Логопериодические вибраторные антенны

Логопериодические антенны (ЛПА) относятся к классу сверхширокополосных  антенн, сохраняющих при изменении частоты как ДН, так и величину входного сопротивления. Работа антенны основана на принципе электродинамического подобия, согласно которому при изменении размеров антенны в определенное количество раз и изменении длины волны во столько же раз характеристики антенны останутся без изменения. Существует большое число различных модификации ЛПА. Рассмотрим вариант вибраторной ЛПА:

. Антенна состоит из линейных вибраторов, присоединенных к двухпроводной линии. Возбуждение осуществляется с помощью коаксиальной  линии, которая проложена внутри одного из проводов двухпроводной линии, имеющей форму трубки.

По принципу действия подобная ЛПА напоминает директорную антенну. На резонансной частоте возбуждается наиболее интенсивно вибратор, поскольку входное сопротивление этого вибратора можно считать активным. Другие вибраторы возбуждаются значительно слабее.Активная область антенны,   формирующая   излученное   поле, включает обычно три - пять вибраторов. Максимум излучения направлен в сторону вершины антенны. ДН получается довольно широкой.

Если провода линии, питающей ЛПА, разместить под углом друг к другу, то получится пространственная ЛПА.

В диапазоне УКВ логопериодические антенны применяются в качестве широкополосных облучателей параболических и линзовых антенн, приемных телевизионных антенн и т.д. На практике используются также вертикальные синфазные ЛПА, максимум  излучения которых перпендикулярен плоскости полотна антенны. Вибраторы такой антенны питаются двухпроводной линией.

Антенны вращающейся поляризации. Турникетный излучатель.

В простейшем варианте турникетный излучатель состоит из двух симметричных электрических вибраторов, расположенных перпендикулярно друг к другу. Возбуждение вибраторов осуществляется токами равной амплитуды, но сдвинутыми по фазе на 90°.

(схема)

В точке А, лежащей на оси z, векторы электрического поля, имеют равные амплитуды и сдвинуты по фазе на 90°, что обеспечивает в этой точке круговую поляризацию результирующего поля. В точке В, лежащей в плоскости yoz, амплитуда компоненты поля, уменьшается, в результате поле имеет эллиптическую поляризацию.

Особенностью турникетного излучателя является зависимость фазы излученного поля от угловых координат точки наблюдения.

Для доказательства этого достаточно рассмотреть поля в точках С и D и сравнить их между собой: они равны по амплитуде, но отличаются по фазе на π/2. Следовательно, турникетные антенны не имеют фазового центра. Турникетные антенны используются иногда при построении телевизионных передающих антенн с горизонтальной поляризацией.

Спиральные антенны

Спиральные антенны широко применяются в диапазонах сантиметровых, дециметровых и реже метровых волн. Рассмотрим сначала цилиндрическую спиральную антенну.

схема

Антенна состоит из спирального провода, соединенного с внутренним проводником возбуждающего коаксиального кабеля. Внешний провод кабеля присоединяется к металлическому диску, который препятствует проникновению тока, текущего по внутренней поверхности кабеля, на его наружную поверхность. При диаметре спирали d , меньшем 0,18λ, антенна работает как штыревая с малым сопротивлением излучения. При диаметре спирали большем 0,45λ, ДН антенны раздваивается относительно оси.

схема

Конические спиральные антенны обладают лучшими диапазонными свойствами, чем цилиндрические спиральные антенны. Осевое излучение таких антенн  формируется  не  всей  антенной, а  лишь  активной областью.

Широкое применение находят плоские спиральные антенны, в том числе антенны в виде архимедовой спирали.

Антенны используются в качестве облучателей зеркальных антенн, элементов различных решеток, в том числе фазированных антенных решеток.

Антенны поверхностных волн.

Диэлектрические стержневые антенны

Диэлектрические стержневые антенны, относящиеся к антеннам осевого излучения, наиболее широко применяются в диапазоне сантиметровых волн. Антенны представляют собой диэлектрический стержень, выполненный из высокочастотного диэлектрика с малыми потерями. 

Возбуждение        обычно         осуществляется отрезком волновода прямоугольного или круглого сечения.

схема

При бесконечной длине стержня указанный    

способ        возбуждения приводит к возникновению в стержне как    в    диэлектрическом    волноводебегущей

волны гибридного типа, имеющей продольные составляющие как магнитного, так и электрического 

поля.

Результирующая ДН антенны определяется взаимодействием излучения, формируемого за счет конечности стержня, и непосредственного излучения возбудителя. 

ДН

Приближенно   можно   считать,    что   по направленным      свойствам      диэлектрическая антенна соответствует непрерывной системе излучателей, возбуждаемых с равной амплитудой   и линейным изменением фазы, характерным для антенны бегущей волны.

Диэлектрические     антенны     являются  широкопо-лосными.   Диапазон рабочих частот определяется, в основном, свойствами возбуждающего волновода.

Применяются диэлектрические антенны как самостоятельные излучатели, облучатели зеркал и элементы различных антенных решеток поперечного излучения.

Используются также ребристо-стержневые антенны, аналогичные по своим свойствам диэлектрическим стержневым антеннам