![](/user_photo/2706_HbeT2.jpg)
Вместо
эффективной длины для несимметричных
вибраторов вводят эффективную высоту
.
Несимметричные вибраторные антенны,
если их размеры малы, работают в режиме,
далеком от резонанса, поэтому их входное
сопротивление является комплексным с
емкостным характером реактивной и
небольшим значением активной составляющей.
На высоких частотах несимметричные вибраторы чаще всего применяются в качестве бортовых антенн различных транспортных средств, включая летательные аппараты. С целью уменьшения аэродинамического сопротивления они имеют эллиптическое поперечное сечение и наклонное положение по отношению к корпусу носителя. Широкое распространение несимметричные вибраторы получили в качестве антенн портативных радиостанций гражданской связи диапазона 27 МГц (Си-Би). На низких частотах они применяются в качестве радиопередающих антенн диапазонов ДВ и СВ.
Вибраторы с расширенным частотным диапазоном
Полуволновой укороченный (настроенный в резонанс) вибратор имеет относительную полосу пропускания по входному сопротивлению
,
(7.21)
где
определяется по формулам (7.13) или (7.14).
Как
следует из (7.21), для расширения полосы
необходимо увеличивать входное
сопротивление
и уменьшать волновое сопротивление
.
Необходимо также компенсировать
изменение реактивной составляющей
при изменении частоты.
Уменьшение волнового сопротивления
.
Из формул (7.13), (7.14) для
следует, что для уменьшения
надо увеличивать поперечные размеры
(радиус) вибратора. С этой целью плечи
вибраторов выполняют в виде «толстых»
цилиндров или конусов. Однако с увеличением
радиуса возрастают торцевые емкости.
Для их снижения концы вибраторов делают
коническими или полусферическими, что
одновременно улучшает согласование.
Плечи вибраторов могут быть также
в виде плоских секторов различной
формы (рис. 7.12). У вибраторов с пониженным
волновым сопротивлением и более плавное
изменения
с частотой.
В метровом диапазоне для уменьшения веса и парусности вибраторы выполняют из отдельных проводников, расположенных по образующей цилиндрической поверхности (рис. 7.13). Подобная антенна получила название вибратора Надененко.
Рис.
7.12
Вибраторы с пониженным волновым
сопротивлением
|
Биконический вибратор, образованный двумя обращенными друг к другу вершинами металлическими конусами, является широкополосным как по входному сопротивлению, так и по форме диаграммы направленности. Для него
,
(7.22)
где w – волновое сопротивление среды, – половина угла при вершине конуса.
В монографии [12] приведены результаты расчетов ДН и входного импеданса биконических вибраторов. Некоторые из результатов показаны на рис.7.14 и 7.15. На рис. 7.14 изображены ДН симметричного биконического вибратора при противофазном, как и у обычного вибратора, возбуждении его плеч; а – длина плеча. Как и у обычного вибратора, ДН
симметричны относительно оси антенны, поэтому их левые части на
рис.
7.14 опущены. Видно, что наиболее
диапазонными в смысле сохранения формы
ДН являются вибраторы с углами раскрыва
.
На рис. 7.15 приведены зависимости активной
(сплошная линия) и реактивной (пунктир)
составляющих входного импеданса
антенны от электрической
Рис. 7.14 Диаграммы направленности симметричной биконической
антенны при противофазном возбуждении плеч: компонента Е
длины ka ее плеч, изменяемой в пределах от 0 до 9. Штрих – пунктиром показано волновое сопротивление соответствующей биконической линии(ka ).Точками на рис. 7.14 и 7.15 нанесены экспериментальные результаты.
Рис. 7.15 Входной импеданс симметричной биконической антенны
при противофазном возбуждении плеч
Увеличение входного сопротивления
.
К
вибраторам с более высоким значением
входного сопротивления относятся
петлеобразные вибраторы. Ветвей может
быть несколько. Для петлеобразного
вибратора из
ветвей имеет место соотношение
,
(7.23)
где
–
входное сопротивление одной ветви в
виде линейного вибратора. Соотношение
(7.23) вытекает из формулы
.
Действительно, если ток разветвляется
на
ветвей и если эти ветви одинаковы, то
амплитуда тока в каждой ветви равна
.
Тогда при неизменной подводимой мощности
входное сопротивление
должно возрастать пропорционально
.
Из условия равенства мощностей, подводимых
к петлеобразному и линейному вибраторам,
и следует формула (7.23).
Компенсация реактивной составляющей
У
полуволновых вибраторов компенсация
может осуществляться посредством
включенного параллельно четвертьволнового
короткозамкнутого шлейфа, который также
называется шунтом. Некоторые конструкции
симметричных вибраторов с шунтовым
питанием уже были рассмотрены.
На
рис. 7.16, а
показана конструкция несимметричного
петлеобразного вибратора с шунтом. Один
конец вибратора замкнут на экран. Шунт
приводит к увеличению эквивалентной
толщины вибратора, что дает уменьшение
и расширение частотного диапазона.
Несимметричный вибратор с приподнятой
точкой питания изображен на рис. 7.16,б.
Емкостная реактивная часть входного
сопротивления антенны в точках а
и
b
(разомкнутый
на конце отрезок линии длиной
)компенсируется
последовательно включенным с ним
(относительно земли) индуктивным
сопротивлением нижней части вибратора
(короткозамкнутый
отрезок линии длиной
).
Подбирая диаметр вибратора и размеры
l1
и
l2,
можно получить 10 – 15 % полосу пропускания
антенны.
Р |