6.2.2. Протифазні вібратори
Іншим варіантом застосування звязаних вібраторів є забезпечення протифазних струмів в кожному з них (h=π). Якщо віддаль між ними вибрати згідно умови (6.2),
то при проходженні такої відстанні вздовж осі АР (рис.6.5) фаза електромагнітних хвиль запізнюється на кут π . Таким чином результуюча фаза в одному напрямку осі АР буде становити 2π (π+ π) , або 0 (π- π) тобто коливання від обох СВ будуть синфазні. В даному випадку dn=d/λ=0.5, що не відповідає умові (6.1) з врахуванням даних (табл.6.1). Розглянемо детальніше даний випадок (рис 6.10).
З отриманих результатів видно, що для множника АР (рис.6.10,а) наявні дві ГП. Такий результат передбачався вище - при виборі умови (6.2) з врахуванням даних табл. 6.1.
Рис.6.10. Звязані протифазні СВ при h=π, dn=0.5
Результуюча ДС АР (Fr) спрямована (рис.6.10, г, д) вздовж осі АР, тому що електормагнітні коливання в даному напрямку синфазні, як вказано вище. Але найбільший інтерес представляє ДС (Fr) в площині XOY, яка є двосторонньою (рис.6.10, д), що відрізняється від бажаної (рис.6.2).
Нижче приведені ДС АР для даного випадку в полярній системі
Рис. 6. 11. Перерізи результуючої ДС АР (Fr) на базі протифазних СВ (Ln=0.5, N=2 , h=π, dn=0.5) в полярній системі в площинах XOZ, XOY, YOZ
Приведені ДС отримані на основі програми 6.2
Програма 6.2
figure ('Color','w');Ln=0.5;N=2;dn=0.5; h=pi;
vn=0;vv=360; vvn=vv-vn; a=120;v1=vn:vvn/a:vv; v=v1.*pi/180;
subplot(2,3,2);hn=h/(2*pi*dn);
u=pi*N*dn*(cos(v)-hn);b1=sin(u); b2=sin(u./N);
Fm=b1./(N*b2); polar(v,Fm); hold on;
t = 0:0.01:2.4; plot(t-1.2,t./t-1,'LineWidth',2 );
subplot(2,3,3); b1=2*pi*Ln;b2=cos(b1);
b3= cos( b1.*cos(pi/2-v))-b2;b4=(1-b2).*sin(pi/2-v);Fe=abs(b3./b4);
polar(v,Fe);hold on;t = 0:0.01:2.4; plot(t./t-1,t-1.2,'LineWidth',2 );
title 'в) Fr в площ. YOZ';
subplot(2,3,1);Fr=Fe.*Fm; polar(v,Fr); hold on;
Ln=0.5;N=2;dn=0.5; h=-pi;
vn=0;vv=360; vvn=vv-vn; a=120;v1=vn:vvn/a:vv; v=v1.*pi/180;
subplot(2,3,2);hn=h/(2*pi*dn);
u=pi*N*dn*(cos(v)-hn);b1=sin(u); b2=sin(u./N);
Fm=b1./(N*b2); polar(v,Fm);title 'б) Fr в площ. XOY';hold on;
subplot(2,3,1);Fr=Fe.*Fm; polar(v,Fr); hold on;
t = 0:0.01:2.4; plot(t-1.2,t./t-1,'LineWidth',2 );
title 'а) Fr в площ. XOZ ';
Нормована віддаль між вібраторами dn=1. Розглянемо вплив збільшення віддалі між вібраторами. Очевидно, що в даному випадку, згідно табл.6.1, буде більше одної ГП
Рис.6.12. Звязані протифазні СВ при h=π, dn=1
В даному випадку результуюча ДС (Fr) в площині XOZ містить (рис.6.11, д) більше ГП, що є ще більш неприйнятним, порівняно з бажаним (рис.6.2).
Перерізи результуючої ДС АР в полярній системі для даного випадку приведені нижче
Рис. 6. 13. Перерізи результуючої ДС АР (Fr) на базі протифазних СВ (Ln=0.5, N=2 , h=π, dn=1) в полярній системі в площинах XOZ, XOY, YOZ
Приведені ДС також отримані на основі програми 6.2 шляхом заміни значення dn
(з 0.5 на 1).
6.2.3. Вібратори з зсувом фаз струмів π/2
Ще одним можливим варіантом застосування звязаних вібраторів є забезпечення зсуву фаз π/2 між їх струмами. Якщо нормовану віддаль між ними вибрати dn=0.25, то при проходженні такої відстанні вздовж осі АР (рис.6.5) фаза електромагнітних хвиль запізнюється на кут π/2. Таким чином результуюча фаза в одному напрямку осі АР буде становити π (π/2+ π/2), тобто випромінювання буде відсутнє. В протилежному напрямку осі АР результуюча фаза буде становити нуль, тобто випромінювання буде наявне. Розглянемо детальніше даний випадок
Рис.6.14. Звязані СВ при h=π/2, dn=0.25
Видно, що в даному випадку в площині XOY випромінювання наявне лише в одному напрямку, тобто виконуються бажані вимоги (рис.6.2). Нижче приведені ДС в полярній системі для даного випадку
Рис. 6. 15. Перерізи результуючої ДС АР (Fr) на базі СВ (Ln=0.5, N=2 , h=π, dn=1) в полярній системі в площинах XOZ, XOY, YOZ
Приведені ДС отримані на основі програми 6.3
Програма 6.3
figure ('Color','w');Ln=0.5;N=2;dn=0.25; h=pi/2;
vn=0;vv=360; vvn=vv-vn; a=120;v1=vn:vvn/a:vv; v=v1.*pi/180;
subplot(2,3,2);hn=h/(2*pi*dn);
u=pi*N*dn*(cos(v)-hn);b1=sin(u); b2=sin(u./N);
Fm=abs(b1./(N*b2)); polar(v,Fm);title 'б) Fr в площ. XOY';hold on;
t = 0:0.01:2.4; plot(t-1.2,t./t-1,'LineWidth',2 );
subplot(2,3,3); b1=2*pi*Ln;b2=cos(b1);
b3= cos( b1.*cos(pi/2-v))-b2;b4=(1-b2).*sin(pi/2-v);Fe=abs(b3./b4);
polar(v,Fe);hold on;t = 0:0.01:2.4; plot(t./t-1,t-1.2,'LineWidth',2 );
title 'в) Fr в площ. YOZ';
subplot(2,3,1);Fr=Fe.*Fm; polar(v,Fr); hold on;
t = 0:0.01:2.4; plot(t-1.2,t./t-1,'LineWidth',2 );
title 'а) Fr в площ. XOZ ';
Віддаль dn=0.5. Розглянемо вплив збільшення віддалі між вібраторами на результуючу ДС АР для даного випадку
Рис.6.16. Звязані СВ при h=π/2, dn=0.5
Видно, що в даному випадку випромінювання в площині XOY стало двостороннім, що відрізняється від потрібних вимог (рис.6.2). Нижче приведені ДС в полярній системі для даного випадку
Рис. 6. 17. Перерізи результуючої ДС АР (Fr) на базі СВ (Ln=0.5, N=2 , h=π/2, dn=0.5) в полярній системі в площинах XOZ, XOY, YOZ
Приведені ДС отримані на основі програми 6.3 шляхом заміни значеня dn (з 0.25 на 0.5)
Таким чином, серед всіх розглянутих варіантів поставленим вимогам (рис. 6.2) відповідає варіант (рис. 6.14). Лише він забезпечує необхідне одностороннє випромінювання в площині XOY.
Але ШГП в даному випадку є досить великою. Може виникнути питання – як забезпечити зменшення ШГП для даного випадку? Шляхом вирішення даної проблеми може бути збільшеннякількості вибраторів. Наприклад, збільшивши кість вібраторів до 6, отримаємо:
Рис.6.18. Шість звязаних СВ при h=π/2, dn=0.25
Видно, що в даному випадку ШГП ДС в площині XOY стала вужчою, порівняно з ДС (рис.6.14) . Нижче приведені ДС в полярній системі для даного випадку
Рис. 6. 19. Перерізи результуючої ДС АР (Fr) на базі СВ (Ln=0.5, N=6 , h=π/2, dn=0.5) в полярній системі в площинах XOZ, XOY,YOZ
Приведені ДС отримані на основі програми 6.4
Програма 6.4.
figure ('Color','w');Ln=0.5;N=6;dn=0.25; h=pi/2;
vn=0;vv=360; vvn=vv-vn; a=120;v1=vn:vvn/a:vv; v=v1.*pi/180;
subplot(2,3,2);hn=h/(2*pi*dn);
u=pi*N*dn*(cos(v)-hn);b1=sin(u); b2=sin(u./N);
Fm=abs(b1./(N*b2)); polar(v,Fm);title 'б) Fr в площ. XOY';hold on;
t = 0:0.01:2.4; plot(t-1.2,t./t-1,'LineWidth',2 );
subplot(2,3,3); b1=2*pi*Ln;b2=cos(b1);
b3= cos( b1.*cos(pi/2-v))-b2;b4=(1-b2).*sin(pi/2-v);Fe=abs(b3./b4);
polar(v,Fe);hold on;t = 0:0.01:2.4; plot(t./t-1,t-1.2,'LineWidth',2 );
title 'в) Fr в площ. YOZ';
subplot(2,3,1);Fr=Fe.*Fm; polar(v,Fr); hold on;
t = 0:0.01:2.4; plot(t-1.2,t./t-1,'LineWidth',2 );
title 'а) Fr в площ. XOZ ';
Більш детальний розгляд такого випадку виходить за межі тематики даного розділу.