Понятие о непрерывных линейных излучателях

Т еория непрерывных линейных излучателей широко используется для расчета конкретных антенн. Рассмотрим провод длиной L с бегущей волной тока. При ориентации провода вдоль оси Z уравнение для тока имеет вид

где I_вх - амплитуда тока в начале провода, β=k(c/v) - коэффициент фазы, с - скорость света, v - фазовая скорость бегущей волны тока в проводе, к = 2π/λ - коэффициент фазы волны в свободном пространстве; λ - длина волны в проводе.

Разделим мысленно провод на большое число п одинаковых элементов. Длина каждого элемента d = L/n, расстояние между их центрами также равно d. Соседние элементы возбуждаются с разностью фаз ψ = βd.

Амплитудную характеристику направленности всего провода можно оп­ределить как характеристику системы из п направленных элементарных элек­трических излучателей:

Обычно можно считать, что c/v = 1. В этом случае максимум множителя системы соответствует _гл = 0. Однако элемент провода с током в этом направлении вообще не излучает; максимум его излучения ориентирован под углом = 90° к оси провода. В результате максимум амплитудной диаграммы направленности получается в некотором направлении _тах < 90°, ко­торое при большом значении L/λ можно определить из выражения: θ = 1 - λ/2L

В ид нормированной амплитудной диаграммы направленности:

Чем больше относительная длина про­вода L/λ, тем меньше угол θ_тах, т.е. тем сильнее излучаемое поле прижато к оси провода. Чем больше L/λ, тем уже главный лепесток, но тем больше коли­чество боковых лепестков

Пространственная амплитудная диаграмма направленности имеет форму конической воронки. В качестве самостоятельного излучателя провод с бегу­щей волной тока обычно не применяется. Однако в антенной технике с успехом используются различные комбинации из таких проводов (например, ромбиче­ская антенна).

Основы теории электрических симметричных вибраторов

Д иполем (вибратором) в теории антенн называют излучатель в виде тонкого проводника (электрический вибратор) или узкой длинной щели, прорезанной в металлическом экране (щелевой вибратор). Простейший способ подведения энергии - с помощью двухпроводной линии. Если эта линия подсоединяется к вибратору в его середине, такой излучатель носит название симметричного. Питание таких антенн используют симметричные линии питания (коаксиальные кабели).

Под воздействием напряжения, приложенного ко входу антенны, в плечах вибратора возникают электрические токи, которые и создают в окружающем пространстве электромагнитное поле.

где – комплексная амплитуда тока на входе линии, поступающего от генератора; – комплексный коэффициент фазы;  – коэффициент затухания;  – коэффициент фазы; z –координата, отсчитываемая вдоль линии плеч антенны.

С уммарной электрической напряженности поля, создаваемого всеми элементарными участками, на которые можно разбить вибратор, имеет вид:

= 120

Входное сопротивление линии с потерями, эквивалентной вибратору, имеет вид:

Z_ВХ = Z_В∙cth(γ∙b). Z_В – комплексное волновое сопротивление линии;

Активная мощность определяется интегрированием среднего (во времени) значения вектора Пойтинга по сферической поверхности радиусом R в дальней зоне:

Действующая длина антенны:

Д ля симметричного вибратора КНД в направлении, перпендикулярном направлению плеч, определяется следующим образом: