7.2 Конструкции вибраторных антенн и способы их возбуждения

Симметричный вибратор

На УКВ и СВЧ вибраторы выполняются из трубок или стержней. Рассмотрим симметричный полуволновой вибратор, как наиболее распространенный. Самая простая схема его возбуждения при помощи симметричной двухпроводной линии с противофазными токами в проводниках (рис. 7.4). Из-за большой разницы между и в линии устанавливается режим с КСВ 5…7. Поэтому требуется согласование или настройка на режим бегущей волны.

Более широкополосной является схема с шунтовым питанием (рис. 7.5). Подбирая размеры L и l шунта удается в линии получить без дополнительных элементов настройки режим, близкий к режиму бегущей волны. Преимущество такой схемы еще и в том, что в середине вибратора образуется узел напряжения, что дает возможность крепить вибратор к опоре без изоляторов.

Рис. 7.4  Полуволновой симмет- Рис. 7.5  Вибратор с шунтовым ричный вибратор питанием

Для повышения вибратор делают петлеобразным. Он получил названия вибратора Пистолькорса (рис. 7.6). Расстояние между параллельными проводниками по сравнению с мало и токи в них оказываются синфазными (за счет длины вибратора, равной , и смене направления тока на противоположное во втором проводнике) с максимумами в центре. ДН совпадает с ДН линейного вибратора (рис. 7.4). Входное сопротивление однопетлевого вибратора связано с входным сопротивлением линейного вибратора соотношением

.

	Р ис. 7.6  Петлеобразный вибратор Пистолькорса: а- однопе а  однопетлевой, б – двухпетлевой
Это значение близко к значению волновых сопротивлений стандартных двухпроводных ЛП, поэтому согласующие устройства не требуются. На рис. 7.7 показан петлеобразный вибратор Пистолькорса с шунтом, образованным короткозамыкающими перемычками. Подбирая длину шунта и соотношения между диаметрами, можно согласовать с в значительной полосе частот. На УКВ вибраторы обычно возбуждаются посредством коаксиального кабеля, который является несимметричной линией (относительно точки с нулевым потенциалом). Токи на оплетке и на внутреннем проводнике имеют одинаковые направления. Поэтому необходимо использовать симметрирующие устройства, которые позволяют запитать симметричную нагрузку посредством несимметричной (коаксиальной) линии. Простейшим симметрирующим устройством является полуволновой отрезок коаксиальной линии, включенный в одно из плеч симметричной нагрузки, или так называемое U-колено. Схемы питания линейного и петлеобразного вибраторов посредством U-колена показаны на рис. 7.8 и 7.9.

Рис. 7.7  Вибратор Пистолькорса с шунтом

Р ис. 7.8  Схема питания линейного вибратора

Рис. 7.9  Схема питания петлеобразного вибратора

Рис. 7.10  Схема пита- ния посредством сим- метрирующей приставки

Входное сопротивление U-колена равно сопротивлению двух параллельно включенных сопротивлений , равных половине входного сопротивления вибратора, т.е.

, .

Поэтому входное сопротивление U-колена, равное , в четыре раза меньше входного сопротивления вибратора. Именно так возбуждается петлеобразный вибратор с посредством 75-омного коаксиального кабеля без применения согласующих устройств. Для возбуждения этим же кабелем линейного вибратора с  73 Ом требуется применение согласующих устройств, например четвертьволнового трансформатора. Очевидно, что U-колено является узкополосным устройством.

Более широкополосным является так называемое мостиковое устройство или симметрирующая приставка (рис. 7.10). В этой конструкции к вибратору присоединяются две трубки с перемычкой, образующие четвертьволновый короткозамкнутый шлейф. Через одну из трубок (1) пропускается коаксиальный кабель, оплетка которого с ней соединяется, а внутренний проводник кабеля соединяется с другой трубкой (2). Получается симметрирующее устройство. Параллельно включенный короткозамкнутый шлейф компенсирует реактивную составляющую входного сопротивления вибратора и тем самым расширяет полосу согласования.

В сантиметровом диапазоне длин волн возбуждение симметричных вибраторов часто осуществляется посредством коаксиального волновода, а не кабеля, который в этом диапазоне имеет большие потери. Схемы питания и симметрирования аналогичны.