Формула (1.7) даeт ненормированную ДН. Нормированная ДН находит-

ся по формуле Fn (θ) = F (θ)Fmax , где Fmax – максимальное значение ДН. Таким образом, расчет диаграммы направленности (ДН) системы при любом значении Xн можно произвести по формуле (1.7). Предварительно нужно

рассчитать значения m и ψ по (1.3) и (1.4).

Поскольку характеристика направленности (1.7) зависит от параметров m и ψ, ясно, что, воздействуя на них путем перестройки нагрузки Xн, мож-

но видоизменять (перестраивать) ее форму. В частности, можно обеспечить преимущественное направление излучения под углом θ = 0, или под углом θ = π (рис. 1.2). В первом случае пассивный вибратор работает как рефлектор, во втором − как директор. Особенности расчетаXн даны в разделе 1.2.

Эффективность пассивного вибратора как рефлектора или директора можно оценить отношением «вперед/назад» q = F(0)F(π) . Если F(π) = 0 , т. е. излучение «назад» полностью подавлено, то q = ∞ и пассивный вибратор работает как идеальный рефлектор. Если F(0) = 0, т. е. полностью подавлено излучение «вперед», то q = 0 и пассивный вибратор работает как идеальный директор. Для нахождения q при заданных значениях m и ψ нужно подставить в (1.8) θ = 0 и θ = π и найти отношение полученных величин:

1.2. Экспериментальная установка

Установка состоит из исследуемой двухэлементной вибраторной антенны, один элемент которой (активный) питается от генератора (рабочая частота генератора указана на лабораторном стенде), внутренняя частота модуляции 1 кГц, а второй (пассивный) нагружен на перестраиваемую реактивную

7

ческим рефлектором. В свою очередь, приемная антенна нагружена на амплитудный детектор. Сигнал с выхода детектора подается на селективный низкочастотный измерительный усилитель В6-9, от него по кабелю сигнал передается на рабочее место и регистрируется милливольтметром. Ввиду квадратичности характеристики детектора, сигнал на выходе усилителя про-

порционален квадрату диаграммы направленности Fn2 (θ), это следует учесть

при обработке результатов эксперимента.

В качестве реактивной нагрузки пассивного вибратора в макете используется шлейф с подвижнымкороткозамыкателем, выполненный из экранированной двухпроводной линии (поперечное сечение линии приведено на рис.1.5). Волновое сопротивление шлейфа рассчитывается по формуле[3]:

где r = 15 мм – расстояние между проводниками двухпроводной линии; dш =

=10 мм – диаметр внутренних проводников; Dш = 36 мм – диаметр экрана. Реактивное сопротивление нагрузки Xн определяется известным выра-

жением из теории длинных линий: Xн = Z шtg k l ш, где k = 2πλ = c f – волновое число; l ш – длина шлейфа.

Примечание: для определения истинной длины шлейфа к цифровым значениям на стойке лабораторной установки следует прибавлять величину

50мм (указана на лабораторном стенде).

1.3.Лабораторный эксперимент

1.Установить расстояние между элементами системы по указанию преподавателя в интервале 85–190 мм (0.12λ–0.26λ).

2.Убедиться, что установлена частота генератора 417 МГц.

3.Определить экспериментально оптимальную длину шлейфа, соответствующую наилучшему отношению вперед / назад для режима «рефлектора»

и(или) «директора» (по указанию преподавателя). Для этого необходимо установить активный элемент в направлении на приемную антенну и снять зависимость уровня сигнала от длины шлейфа реактивной нагрузки пассивного вибратора. Затем, развернув антенную установку в противоположном

8

направлении (пассивным элементом в сторону приемной антенны), снять ту же зависимость. По двум этим зависимостям оперативно рассчитывается отношение вперед / назад q = F(0)F(180°) , как функция длины шлейфа и

находятся оптимальные длины шлейфа, соответствующие максимальному (больше единицы) и минимальному значениям параметра q.

4. Снять диаграммы направленности F (θ) антенной системы в режимах директора и рефлектора, установив длины шлейфа, найденные из предыдущего эксперимента. Шаг измерения угла θ – 10º в пределах 0...360º.

1.4.Контрольные вопросы

1.Как объяснить физически преимущественное излучение системы из двух параллельных вибраторов при их настройке в режиме рефлектора или директора?

2.Прокомментируйте назначение всех элементовлабораторной установки.

3.Дайте определение директора и рефлектора.

4.Оцените коэффициент направленного действия (КНД) системы из двух вибраторов по сравнению с одиночным вибратором.

5.Нарисуйте на одном графике нормированную ДН одного вибратора и ДН системы в режиме директора и рефлектора.

6.Сравните фазу и амплитуду тока в активном и пассивном вибраторе.

7.Какие элементы Z-матрицы системы (1.1) учитывают влияние вибраторов друг на друга?

8.Как ведут себя сопротивления Z11 и Z12 при увеличении расстояния

между вибраторами?

9.Изобразите функцию распределения тока вдоль полуволнового вибра-

тора.

10.Чему равно входное сопротивление одиночного полуволнового виб-

ратора?

11.Известно расстояние между полуволновыми вибраторами в долях длины волны. Откуда можно извлечь информацию об их взаимном сопротивлении?

12.Почему в качестве нагрузки пассивного вибратора используется реактивное сопротивление (а не активное или комплексное с ненулевой вещественной частью)?

13.За счет чего возникает напряжение в центре пассивного вибратора?

9