- •Назначение и антенн и их общая характеристика.
- •Классификация антенн.
- •Основные параметры антенн.
- •Диаграмма направленности.
- •Амплитудная дн
- •Фазовая дн.
- •Коэффициент усиления.
- •Входное сопротивление антенны.
- •Мощности, подводимые к антенне и излученные антенной.
- •Действующая длина симметричного вибратора.
- •Направленное действие системы излучателей. Поле идентичных излучателей, одинаково ориентированных в пространстве (Теорема перемножения дн).
- •Поле линейной системы идентичных излучателей.
- •Взаимное влияние вибраторов. Введение.
- •Комплексные сопротивления системы вибраторов.
- •Взаимные сопротивления параллельных полуволновых вибраторов.
- •Симметричный щелевой вибратор.
- •Питание вибраторных антенн.
- •Сопротивление излучения вибратора.
- •Коэффициент направленного действия вибратора.
- •Конструкции вибраторных антенн.
- •Симметрирование полуволнового вибратора при запитке его коаксиалом.
- •Использование полуволнового вибратора в сложных антенных системах.
- •Волноводные излучатели и рупорные антенны.
- •Пирамидальный рупор.
- •Расчет рупорных антенн.
- •Способы уменьшения длины рупора.
- •Применение рупорных антенн.
- •Линзовые антенны. Назначение и принцип действия линзовых антенн.
- •Уравнение профилей линзы.
- •Ускоряющие металлические линзы.
- •Выбор фокусного расстояния и коэффициента преломления металлических линз.
- •Зонирование линз.
- •Полоса пропускания линзовых антенн.
- •Поле в раскрыве и поле излучения ускоряющей линзы.
- •Линзы с широкоугольным сканированием луча в пространстве.
- •Цилиндрическая линза.
- •Применение линзовых антенн.
- •Зеркальные антенны. Общие сведения и принципы действия.
- •Преобразование сферической и цилиндрической волны в плоские при помощи зеркал.
- •Геометрические характеристики и основные свойства параболоидного зеркала.
- •Методы расчета поля излучения.
- •Апертурный метод расчета поля излучения.
- •Определение поля в раскрыве параболоидного зеркала.
- •Определение поля излучения параболического зеркала.
- •Связь между диаграммой направленностью параболоидной антенны и распределения поля в ее раскрыве.
- •При равномерном распределении поля коэффициенты согласно системе уравнений принимают следующие значение
- •Нормальная дн описывается выражением
- •Кнд и ку зеркальных антенн.
- •Полная мощность облучателя определяется выражением
- •Антенные решетки с управляемой диаграммой направленностью. Общие сведения об антенных решетках.
- •Поле линейной системы идентичных излучателей.
- •Параметры диаграммы направленности линейной антенной решетки.
- •Способы электрического управления положением антенного луча.
- •Многолучевые антенные решетки.
Сопротивление излучения вибратора.
Сопротивление излучения является одним из основных параметров проволочной антенны. Сопротивление излучения это коэффициент, связывающий мощность излучения антенны и квадратом действующего значения тока.
Для расчета сопротивления излучения используют два метода:
1) метод интегрирования вектора Пойтинга
2) метод наводимых ЭДС.
В обоих случаях сопротивление излучения определяется по формуле
где - действующее значение тока, к которому относится сопротивление . Однако способ определения мощности излучения антенны несколько отличается в каждом из упомянутых методов.
Рассмотрим сущность метода интегрирования вектора Пойтинга и его применение для расчета симметричного вибратора. Идея метода заключается в следующем. Предполагается, что рассматриваемая антенна расположена в свободном неограниченном пространстве. Антенна мысленно окружается замкнутой поверхностью (обычно сферой большого радиуса), и определяется поток мощности электромагнитных волн, проходящих через указанную сферу во внешнее пространство. Так как предполагается, что потери в пространстве, окружающем антенну, отсутствуют, поток мощности является мощностью излучения антенны:
Здесь - численное значение вектора Пойтинга, определяющее собой мощность, проходящую через единичную площадку, касательную к поверхности сферы; для свободного пространства
где - действующее значение напряженности электрического поля на площадке.
Таким образом, произведение определяет поток мощности через элементарную площадку , а интеграл в формуле определяет всю мощность излучения антенны.
Подставляя в , получаем
Рассчитаем рассмотренным методом сопротивление излучения тонкого симметричного вибратора с синусоидальным распределением тока. Действующее значение напряженности поля, создаваемого таким вибратором, можно определить с помощью выражения
Учитывая, что в сферических координатах
,
получаем
Для симметричного вибратора не зависит от . Поэтому сопротивление излучения, отнесенное к току в пучности,
Интеграл в правой части равенства не выражается через элементарные функции. Произведя интегрирование, можно для получить следующее выражение:
где - интегральный синус от аргумента ; - интегральный косинус от аргумента ; - постоянная Эйлера.
Рис. 35. Сопротивление излучения тонкого симметричного вибратора, отнесенное к току в пучности, в зависимости от .
Как видно из рисунка, при увеличении отношения в начале сопротивление излучения вибратора возрастает. Это объясняется тем, что пока приблизительно меньше , ток по всей длине вибратора остается синфазным (т.е. имеет одно направление вдоль провода) и с увеличением длины провода так же, как и в случае элементарного электрического диполя, мощность излучения и соответственно сопротивление излучения увеличивается. Когда длина вибратора становится больше, чем , на вибраторе появляются участки с током противоположной фазы, что при том же токе в пучности приводит к уменьшению мощности и сопротивлению излучения. Так можно объяснить ход кривой в пределах . При дальнейшем увеличении отношения кривая имеет колебательный характер с максимальными значениями при четном числе и минимальными при нечетном числе полуволн, укладывающихся по длине вибратора.
Необходимо особо отметить два значения сопротивления излучения: Ом для тонкого полуволнового вибратора и Ом для волнового .
Помимо сопротивления излучения у симметричного вибратора различают еще входное сопротивление
Активная составляющая входного сопротивления может быть определена
Значение реактивной составляющей входного сопротивления симметричного вибратора может быть определено
Рис. 36. Кривые активной и реактивной составляющих входного сопротивления тонких вибраторов в зависимости от .
Как показывает строгая теория и опыт, у тонкого вибратора, общая длина которого точно равняется половине длины волны,
Ом
т.е. входное сопротивление , кроме активной, имеет еще индуктивную составляющую. По мере увеличения толщины вибратора длиной эта реактивная составляющая уменьшается по величине, в то время как активная составляющая изменяется незначительно.
Анализ этих графиков показывает что:
1) При изменение в пределах входное сопротивление имеет два резонансных участка.
При - последовательный резонанс
При - параллельный резонанс
При - имеет отрицательный характер.
При утолщении проводника (возрастает ) резонансное значение уменьшается, особенно для параллельного резонанса.
2) Чем толще вибратор, тем слабее выражена частотная зависимость входного сопротивления вибратора, т.е. полоса частот расширяется, добротность уменьшается.