6.2. Специальные типы антенн.

Для того чтобы излучить и принять сигнал с круговой поляризацией использую(самый простой вариант) турникетные антенны, которые представляют собой сочетание горизонтального и вертикального вибратора подключенных к одному передатчику по пути l1 и l2.

Условие круговой поляризации:

Алгоритм работы данной системы:

ДН данной турникетной антенны:

Вид ДН:

Ширина данной ДН большая, соответственно КНД небольшой. Для сужения ДН используется метод увеличения количества излучателей.

Чтобы сузить ДН в двух плоскостях используют многоэтажные турникетные антенны. Вертикальный вибратор схематично показан слева.

Спиральные антенны

Часто используются спиральные антенны. Направителями спиральных антенн являются отрезки волноводов.

В простейшем случае антенна выполняется из цилиндрической проволочной спирали, протяженностью несколько длин волн. Диаметр .

Определим амплитудное распределение. В этой антенне распространяются волны T типа.

В данном случае гибридные H и E волны их обозначают:

- характеризует число длин волн, укладывающихся на одном витке спирали. Обычно в спиральных антеннах возбуждаются волна типа T_`1, которая обеспечивает режим осевого излучения.

Распределение комплексных амплитуд тока:

В спиральной антенне можно представить движение волны как суперпозицию двух стоячих волн (по закону косинуса и синуса), которые сдвинуты по фазе на π/2.

Фактически каждый виток спирали представляет собой 4 вибратора, которые попарно ориентированы вдоль взаимоперпендикулярнах осей и запитаны со сдвигом 90°.

В результате указанные вибраторы вдоль оси спирали возбуждают поле круговой поляризации. При отклонении точки наблюдения от оси спирали поле имеет эллиптическую поляризацию.

Если длинную линию свернуть в кольцо, мы получим тоже самое что и на рис. 7.

При достаточно большом числе витков ДН определяется множителем системы.

Если шаг намотки списали меньше длины волны:

Токи в соседних витках синфазны т.е. замедление в данной системе мало. Распространяется слабозамедленная волна.

Каждый виток мы можем считать излучателем, тогда:

Обобщенный угол:

коэффициент замедления Спиральная антенна возбужденная волной Т1 представляет собой антенну бегущей волны с осевым излучением.

Диаметр отражателя(рефлектора):

Зависимость ДН от отношения

Как правило:

- Ширина ДН

- КНД

К_{перектрытия по частоте} =1,6…1,8.

Для сужения ДН используются решетки:

Рис. 11

Для того что антенна работала в большем диапазоне частот применяют антенны форм:

Рис. 12

Коэффициент перекрытия соответственно больше.

К_{п (кон.)} = 2…5, К_{п (лог.)} до 20.

Волноводная антенна.

Рупорная антенна с управляемой вращающейся поляризацией. В большей степени используется в качестве облучателей.

Состав:

1 - Питающий волновод; 2 - переходная секция; 3-фазирующая секция; 4 - пирамидальный рупор.

Питающий волновод 1 повернут относительно фазирующей секции 3 на угол близкий к 45⁰, благодаря этому в переходной секции полем основной волны питающего волновода H₁₀, возбуждаются электромагнитные волны других типов. Размеры широкой и узкой стенки фазирующей секции подбираются таким образом, что бы в ней могли распространяться два типа волн H₁₀ и H₀₁,а эти волны имеют взаимно перпендикулярные плоскости поляризации (ПЕРВОЕ УСЛОВИЕ СУЩЕСТВОВАНИЯ КРУГЛОПОЛЯРИЗОВАННЫХ ВОЛН). Подбирая угол 1 относительно 3, и размеры 3 мы добиваемся равенства амплитуд взаимно перпендикулярных составляющих поля (второе условие). Рассчитав размер L, можно получить сдвиг фазы между H₁₀ и H₀₁ на 90⁰. Таким образом, мы выполнили два условия существования круговой поляризации:

Получение фазового сдвига обусловлено тем, что фазовые скорости H₁₀ и H₀₁ различны:

На выходе фазирующей секции с продольным размером L, разность фаз:

Где коэффициенты фазы:

Подбирая L, получим разность фаз:

n-показатель преломления. Таким образом, данная антенна будет получать и принимать кругло поляризованные волны.

Логопериодические антенны.

Частотно независимые антенны. Двухпроводная линия к которой подключены вибраторы различной длины.

В водится коэффициент подобия:

Минимальная частота определяется как:

Либо:

Как правило:

В реальных условиях:

Каждый вибратор рассчитан на свою частоту. Тем, что вибраторов мало объясняется широкая ДН.

91