3.5. Влияние дополнительных экранов, расположенных по бокам цилиндрического резонатора, на параметры резонаторно-возбуждаемой антенны

Способ увеличения КНД базовой модели антенного устройства резонаторного возбуждения с дополнительными экранами по бокам основного резонатора является удачным, так как позволяет увеличить КНД антенны без ухудшения согласования.

Внешний вид антенного устройства показан на рис. 3.5 а). Оно содержит резонатор 2 в виде цилиндрической поверхности с вырезанной вдоль образующей частью, внутри которого помещён источник возбуждения – электрический вибратор 1. По обеим сторонам вырезанной части цилиндрической поверхности резонатора 2 установлен дополнительный рефлектор. Это приводит к уменьшению затекания токов на внешнюю поверхность цилиндрической поверхности (при большой ширине затекание отсутствует) и тем самым уменьшает излучение в направлениях, отличных от главного. КНД антенны возрастает. Причём, эффект увеличения КНД наблюдается даже при сравнительно небольших размерах дополнительного рефлектора

На рис. 3.5 б) показан частный случай выполнения антенного устройства с дополнительным рефлектором, представляющим собой плоскости, расположенные ортогонально направлению излучения (вид сверху).

На рис. 3.5 в) показан частный случай выполнения антенного устройства с дополнительным рефлектором, представляющим собой плоскости, расположенные под углом к направлению излучения (вид сверху).

На рис. 3.6 показана зависимость КНД антенны от ширины s дополнительного рефлектора, расположенного ортогонально направлению излучения. Моделирование проводилось для антенного устройства высотой H от 1 λ до 4 λ, угловом размере вырезанной в цилиндрической поверхности части β = 80º.

Максимальный выигрыш в КНД при H = 4 λ составляет величину около 2 дБ.

Применение дополнительных экранов, располагаемых по бокам от вырезанной части резонатора, эффективно, начиная с высоты резонатора H = 2 λ, и тем более выражено, чем больше H. В случае расположения рефлектора ортогонально направлению излучения при H = 4 λ выигрыш в КНД приближается к 2 дБ. При этом, начиная с ширины дополнительного рефлектора s = 0.3 λ, рост КНД замедляется. Эту величину ширины дополнительного рефлектора можно считать достаточной для практических целей.

3.5. Влияние ширины излучающей поверхности на характеристики резонаторно-возбуждаемой антенны

Выбор формы диаграммы направленности антенны зависит от конкретных условий применения средств радиосвязи. Если при этом, независимо от формы ДН в азимутальной плоскости, для базовых станций систем радиосвязи чаще всего общим является требование сужения ДН в вертикальной плоскости, то для подвижных объектов, в силу их неопределённого и меняющегося положения в вертикальной плоскости, наклона по крену и тангажу транспортных средств во время движения и на стоянках, скорее требуется расширенная ДН в вертикальной плоскости (даже в ущерб КНД). При этом из энергетических соображений и требований электромагнитной совместимости часто желательно иметь секториальную ДН в азимутальной плоскости с небольшим углом раскрыва ДН.

Резонаторно-возбуждаемая антенна позволяет подобрать нужную форму ДН путём изменения поперечного размера и ширины излучающей поверхности L.

З ависимость КНД антенного устройства от ширины излучающей поверхности L при различных высотах резонатора показана на рис. 3.7.

Из графиков видно,что КНД максимален при L = 0.5 λ. При L = 0.6 λ .. 0.9 λ КНД имеет спад до ~ 2.5 дБ.

Зависимость угла раскрыва ДН в азимутальной плоскости φ от ширины излучающей поверхности L при различных высотах резонатора показана на рис. 3.8.

Зависимость угла раскрыва ДН в вертикальной плоскости θ от ширины излучающей поверхности L при различных высотах резонатора показана на рис. 3.9.

При L = 0.5 λ ДН в вертикальной плоскости имеет минимальную ширину. При L = 0.6 λ .. 0.9 λ ДН максимально широкая и к 1 λ опять несколько сужается.

Резонаторно-возбуждаемые антенные устройства с секториальной ДН с шириной излучающей поверхности L = 0.5 λ .. 1 λ позволяют выбрать оптимальную для данных эксплуатационных требований ДН в азимутальной плоскости шириной от ~ 80º до ~ 50º. В антеннах стационарных БС можно реализовать ДН с максимальным КНД и минимальной шириной в вертикальной плоскости порядка 20º. Для антенн подвижных объектов при необходимости быстрого развертывания в условиях пересеченной местности для работы на склонах можно подобрать более широкую ДН в вертикальной плоскости, что позволит снизить требования к точности установки антенны по вертикали.