17.Диаграммы направленности, кнд, входное сопротивление сэв

Амплитудная ДН симметричного электрического вибратора в вертикальной плоскости (именуемой также Е-плоскостью) теоретически может быть рассчитана по формуле :

.

Е-плоскость – это такая плоскость, в которой лежит вектор электрической напряжённости поля антенны. В данном случае антенна расположена вертикально, а так как электрический ток, протекающий по плечам вибратора, является причиной появления электрической напряжённости поля, то вектор последней также лежит в вертикальной плоскости.

В плоскости Н (Н-плоскость перпендикулярна линии, по которой протекает ток, создающий поле, т.е. плоскость, в которой лежит вектор магнитной напряжённости результирующего поля) ДН является неизменной:

.

В данном случае Н-плоскость перпендикулярна оси вибратора.

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

Z_ВХ = Z_В∙cth(γ∙b)

Рассчитать активную и реактивную составляющую входного сопротивления симметричного вибратора можно по формулам [2]:

Для симметричного вибратора КНД в направлении, перпендикулярном направлению плеч, определяется следующим образом:.

18.Конструктивные особенности реальных сэв

Симметричный вибратор и его эквивалентная схема

Симметричный вибратор должен располагаться симметрично относительно земли или противовеса и возбуждаться симметричной линией. При нарушении этих условий закон распределения тока вдоль вибратора нарушается и его параметры изменяются. Несимметричное расположение вибратора относительно земли также ведет к несимметричному распределению тока в нем и, как результат, к несимметричному распределению тока в проводах питающей вибратор симметричной линии.

Если полуволновый вибратор расположить вертикально, его размер можно уменьшить вдвое благодаря проводящим свойствам земли. При вертикальном расположении нижний конец антенны подключается к одному из зажимов генератора электромагнитных колебаний , второй зажим генератора при этом заземляется. Если предположить, что земля является идеальным проводником, то в ней наводится ЭДС, которая действует как зеркальное изображение основного вибратора. Такая антенна называется вертикальной несимметричной антенной, ее высота приблизительно равна лямда/4. Все сказанное справедливо только в том случае, когда земля представляет собой идеальный проводник. Когда же земля обладает плохими проводящими свойствами, характер распределения тока в земной поверхности изменяется. Особенно большое значение имеет сопротивление земли вблизи основания антенны. Для улучшения проводимости этого участка применяют металлизацию: закапывают в землю металлические листы, провода; улучшают химический состав почвы, пропитывая ее различными солями.

Полотна антенны делают из твердо-тянутой медной проволоки, имеющей диаметр 15 мм. Собирательный фидер выполняют из биметаллической или медной проволоки диаметром 3 - 4 мм при расстоянии между осями проводов порядка 90 мм.

19

20

21

10.3. Простейшие вибраторные антенны

В диапазонах дециметровых и метровых волн в качестве простейших антенн применяются различные симметричные и несимметричные вибраторы. На подвижных объектах желательно иметь антенну с наименьшей длиной. Этим требованиям удовлетворяет вертикальный несимметричный штыревой вибратор (рис.10.3.а), питаемый коаксиальным фидером. Центральный проводник фидера подключается к четвертьволновому вибратору, а внешний к противовесу или корпусу. Входное сопротивление такого резонансного вибратора приблизительно равно 36 Ом. Непосредственное подключение фидера с волновым сопротивлением 50 Ом или 75 Ом обеспечивает КБВ соответственно 0,7 или 0,5. При желании получить больший КБВ между фидером и вибратором ставят четвертьволновый трансформатор с волновым сопротивлением 40...50 Ом.

При установке антенн на мачтe для лучшей грозозащиты ее вибраторы

должны заземляться. На рис.

10.3.б показан коаксиальный симметричный полуволновый вибратор, плечи которого непосредственно соединены металлической мачтой, заземленной в своем основании. Внутри мачты диаметром (0,007...0,008)λ располагают коаксиальный фидер. Вибраторы выполняют из трубок диаметром примерно 0,02λ.

На рис.10.3.в изображен вибратор, у которого нижнее плечо выполнено из металлических трубок или стержней. На рис.10.3.г приведена конструкция несимметричного вибратора, у которого оба плеча выполнены из трубок или стержней. Такие вибраторы обладают пониженным волновым сопротивлением, более широкой полосой пропускания. и относительно

небольшой парусностью. Большими диапазонными свойствами λmax /λmax =4…5 при Кб.в> 0,5 обладает диско-конусная антенна (рис.10.3.д), питаемая фидером с волновым сопротивлением 50 Ом.

Размеры антенны определяются максимальной длиной волны и выбираются из условий l=(0,25...0,28)λmax; 2Rk=(0,18...0,2)λmax. Размеры узла возбуждения должны удовлетворять соотношению t ≈ 0,3d, где d - диаметр оплетки кабеля. Для уменьшения парусности в метровом диапазоне волн антенна выполняется из стержней или трубок, расположенных по радиусам диска и образующим конуса. Внешние концы трубок диска и конуса для увеличения жесткости присоединяются к металлическим кольцам, при этом Rд=0,7Rk. Экспериментальные ДН антенны приведены на рис. 10.4. Направленные в вертикальной и ненаправленные в горизонтальной плоскостях ДН позволяют получить коллинеарные синфазные антенны (рис.10.5), составленные из коаксиальных вибраторов. В коллинеарной антенне из трех полуволновых симметричных вибраторов с учетом взаимного влияния сопротивления излучения крайних вибраторов оказываются равными 95 Ом, а среднего 126 Ом. При параллельном соединении всех вибраторов входное сопротивление антенны равно 35 Ом. Для работы с горизонтально поляризованными волнами антенны выполняют симметричными.

22