10. Вибраторные антенны. Влияние электрической длины вибратора на распределение тока, дн и основные параметры(Богачков)

Электрическим вибратором называют излучатель электромагнитных волн в виде тонкого проводника длины l₁+l₂ и радиуса a, возбуждаемого в точках разрыва генератором ВЧ. Вибраторы широко применяются как в качестве самостоятельных антенн, так и в виде элементов сложных антенных систем. Под воздействием ЭДС генератора в вибраторе возникают продольные электрические токи, которые распределяются по его поверхности таким образом, что создаваемое ими электромагнитные поле удовлетворяет уравнениям Максвелла, граничными условиями на поверхности проводника и условию излучения на бесконечности. Вследствие осевой симметрии электрические токи на боковой поверхности проводника вибратора имеют только продольные составляющие j_zэ, а на торцевых поверхностях – радиальные составляющие j_pэ.

Интегральные уравнения для распределения тока на вибраторе.

После некоторых вычислений получаем окончательные выражения для распределения тока на тонком вибраторе в первом приближении

где - значение тока в точках питания (фактически при z=0). Для симметричного вибратора с равной длинной плеч распределение тока симметрично относительно его середины: .

Таким образом, в тонком вибраторе ток и заряд приближенно распределяются по закону кругового синуса.

Диаграмма направленности.

С целью упрощения будем рассматривать симметричный вибратор. Свойства направленности антенны описывают характеристикой (диаграммой) направленности. Количественно эти свойства оцени­вают с помощью таких параметров, как ширина диаграммы на­правленности, уровень боковых лепестков, коэффициент направ­ленного действия (КНД) и других. Обычно вводят нормированную величину ДН, наибольшее значение которой в направлении максимума плотности потока энергии равно единице. .

Коэффициент направленного действия (КНД) передающей антенны характеризует степень концентрации излученной мощности в направлении, задаваемым углом возвышения  и азимутальным углом , и численно равен отношению квадрата модуля полного вектора напряженности поля, создаваемого антенной в данном направлении , к среднему по всем направлениям значению квадрата модуля напряженности поля |E_cp|²: . Для симметричного вибратора в направлении максимума излучения получим: .

Коэффициент усиления передающей антенны (КУ) в данном направлении называется отношение плотности потока энергии, создаваемого некоторой эталонной антенной при условии равенства мощностей, подводимых к этим антеннам. Коэффициент усиления зависит как от направленных свойств антенны, так и от КПД. Если в качестве эталонной антенны принимается гипотетический изотропный излучатель без потерь, КУ определяется как .

В технике коротковолновых антенн в качестве эталонной антенны обычно принимается полуволновой вибратор, находящийся в свободном пространстве, направление максимума излучения которого совпадает с направлением в точку приема. В этом случае с учетом

Для расчета входного сопротивления часто пользуются приближенным методом, основанным на рас-

смотрении вибратора как двухпроводной линии.