АФУ

Используя представление для функции Бесселя нулевого порядка:

Как это следует из физических соображений, множитель системы от не зависит, является вещественной функцией. Последнее означает, что раскрыв излучает сферическую волну. Фазовый центр находится в центре антенны. В случае равномерного амплитудного распределения:

При: Нормированная ДН:

Ширина ДН, уровень боковых лепестков, КНД, и коэффициент использования поверхности:

Таким образом, видно, что при переходе от прямоугольно раскрыва к круглому приводит снижению уровня боковых лепестков и расширению главного лепестка.

ТЕМА №3. Вибраторные и щелевые антенны. 3.1. Симметричный вибратор.

Как правило, используется полуволновый симметричный вибратор. Необходимо рассчитать распределение тока вдоль оси вибратора и определить все параметры, связанные с

направленными свойствами антенны. Определим распределение тока воль оси вибратора. Поскольку антенна симметрична, то распределение тока:

I Z I Z ; 2L ; 2

Так как расчеты распределения очень сложны, в расчетах Галена, Сузанте и Треттона, (ко-

торыми воспользуемся), берется следующее допущение: 2a 0,01; Они получили сину-

2L

соидальное распределение тока: I Z Iп sin k L Z ; 1 Z L;

Ранее мы рассматривали длинную линию, если у длинной линии разводить плечи то получим подобие симметричного вибратора.

Формула из темы длинные линии:

I Z,t Uпад sin t kZ 0 ; Вход- Zв

ной ток при Z=0:

Следовательно, ток распределен вдоль оси вибратора по синусоидальному закону. Учитывая что амплитудное рас-

пределение тока в системе:

Необходимо выяснить ДН. Рассмотрим рис 3. Воспользуемся правилом перемножение диаграмм. (ДН антенны мб получена путем умножения ДНэлементарного излучателя на множитель системы).Теорема применима если: источники идентичны, сонаправлены, имеют одинаковую поляризацию, создавать когерентность полей в дальней зоне.

Множитель системы будем использовать для непрерывной системы(интеграл разобъем на

Сопротивление излучения симметричного вибратора затабулирована: КНД:

D 1,64;

D 2,17дБ;

D , f 2 , ; 14

30R п

Рис. 5

Компенсация реактивной составляющей входного сопротивления

Т.к. в длинной линии сопротивление имеет реактивную и активную составляющую, то в симметричном вибраторе есть реактивная составляющая, которая нарушает режим бегущей волны, т.е.согласования.

Необходима для установления режима бегущих волн. Входное сопротивление по определению:

Zвх Uвх Rвх jXвх. 15 Iвх

Для симметричного электрического вибратора получено на основании теоретических и практических исследований формула входного сопротивления:

Zвх 73,1 j(42,5 Zвэctg k L); 16

Входное эквивалентное сопротивление:

Т.е. надо избавится от реактивной составляющей j42,5 .т.е. L , 4

Приравняем реактивное сопротивление полуволнового вибратора, к реактивному сопротивлению выражения (16) ( -то, что нужно отрезать у вибратора)

Zвэctg k L 42,5. подставим обозначения, и внесем (к) под скобки:

-величина от которой надо избавится.

Полоса пропускания и способы ее расширения

Интервал частот, в котором заданные параметры антенны не выходят из заданных границ, называют рабочим диапазон частот антенны, те полосой пропускания. Формула для полуволнового симметричного вибратора:

1) C1;Для этого увеличивают размеры вибратора. Вибратор на денингах:

Рис. 6

Чем толще вибратор тем больше полоса пропускания. Т.к. масса большая то наваривают ячейки из проволоки малых волновых размеров. Так же применяют всевозможные увеличения площади плеч (рис 7 верх). Также делают различные прорези малых волновых размеров для облегчения веса (рис 7 низ).Так же емкость увеличивают конструкцией(рис 8). Подобным способом можно увеличить полосу пропускания до 25%. Для вибратора на денингах до

50%.

2)Увеличить входное сопротивление. Метод предложен Пистолькорсом. Входное сопротивление:

Rвх; Rвхn N2Rвх1; (рис а) Rвх1 75Ом;Rвх N 2 300 Ом;

(рис б) Rвх N 3 675 Ом; Увеличивая число вибраторов увеличиваем полосу пропус-

кания.

3)Компенсационный способ.

Ксимметричному полуволновому вибратору подключается короткозамкнутый отрезок

длинной линии(стакан). Реактивное сопротивление на волнах близких к резонансной очень велико, что равносильно его отключению. На других волнах реактивное сопротивление вибратора и компенсатора имеют противоположные знаки поэтом происходи их компенсация.

4)Комбинированный способ.

Реализован в вибраторах Брауде.

1 способ увеличение площади вибратора 2.Компенсационный способ.

Рис. 11

Питание симметричных вибраторов

Подключение двухпроводной линии в симметричному вибратору. Для согласования где источник ЭДС подключен в виде двух проводной линии используется

Системы вибраторных излучателей

Если необходимо излучать в одну сторону, можно ставить экран. Рассмотрим параметры установки экрана.

Рис. 1

Экран и вибратор можно представить в виде зеркального изображения двух вибраторов. Два дискретных излучателя, следовательно применим правило перемножения диаграмм:

F θ F1 θ Fc θ ; 1

Нам известно что ДН в плоскостях E и H:

Используя формулы приведения:

Анализ выражения (4) позволяет сделать вывод: Множитель системы(результирующая ДН), существенно зависит от расстояния d. Раз множитель системы зависит от расстояния d, как направлен максимум излучения? Исследуем функцию (4) на экстремум.Возьмем производную:

После установки рефлектора вибратор обладает направленным свойствами как в плоскости E, так и направленными свойствами в плоскости H. Вид ДН:

Расстояние d<<1, не выбирается из за диэлектрического пробоя. На практике выбирается:

0,2 d 0,3

Для подтверждения направленных свойств(нормированные ДН):

Таким образом в отличии от одиночного вибратора, системавибратор плоский рефлектор имеет направленное излучение в обоих плоскостях, несколько сужена ДН, однако данная система продолжается оставаться слабонаправленной D 4...6

Эффект экрана можно получить если в системе с активным вибратором использовать пассивный вибратор.

Ток в первом и втором вибраторах равны. Разность фаз 900(отстающая фаза):

E B E1 B E2 B 2E0e jkr1 ;

Таким образом, поля в точке B складываются в фазе. Поле в точке B`:

E1 B E0e jkr1; E2 B E0e j k r1 4 2 E0e j kr1 1800 ; 14 E B E1 B E2 B 0;

В этой точке поля складываются в противофазе. В этом случае ПВ является директором. Рассмотрим второй случай, фаза будет опережающей:

Таким образом, поля в точке B` складываются в фазе (перед рефлектором). В этом случае ПВ является рефлектором.