Влияние плоского проводящего экрана (рефлектора) на входное сопротивление симметричного вибратора

При определении характеристик антенны, расположен­ной вблизи проводящего экрана (рис.11), можно воспользоваться методом зеркальных изображений. Легко установить, что для антенны параллельной экрану с беско­нечной проводимостью, ток в зеркальном отображении противофазный току в антенне и равен ему по величине , а для антенны, перпендикулярной экрану, ток синфазный. Это сле­дует из граничных условий на поверхности металла. Если си­стему вибратор—экран заменить системой двух вибраторов, расположенных симметрично относительно поверхности экрана, а сам экран удалить, то картина электромагнитного поля сохранится именно при указанной фазировке токов в этих двух вибраторах. Используя это представление, задачу о влиянии экрана на входное сопротивление антенны можно свести к задаче о двух связанных вибраторах.

Известно, что сопротивление антенны в системе двух свя­занных антенн состоит из собственного сопротивления и сопротивления, на­веденного током во второй антенне,

(17)

где I₁ и I₂ -токи в первой и второй антеннах.

Для антенны размещенной параллельно экрану I₂/I₁=1 , а для пер­пендикулярно ориентированной антенны I₂/I₁= 1

В том случае, когда антенна представляет собой перпендикулярный экрану несимметричный вибратор, ее входное сопротивление равно половине входного сопротивления ви­братора удвоенной длины Z_l = Z_2l/2

Э то следует из принципа зеркаль­ных отражений. Действительно, вибратор совместно со сво­им отражением образует антенну двойной длины, а сопро­тивление, измеренное между одним из зажимов такой антен­ны и экраном, при том же токе относится половине напряжения U_a/2 и соответственно равно половине ее полного сопротивления.

В работе исследуются полуволновый гори­зонтальный вибратор, Рис.11 расположенный параллельно экрану.

Пользуясь зависимостями R₁₂, X₁₂ (Z₁₂=R₁₂+jX₁₂) для двух сязанных полуволновых вибраторов от расстояния между ними (рис.12), можно найти зависимость величины входного сопро­тивления полуволнового вибратора, размещенного па­раллельного экрану от расстояния до экрана. При умень­шении этого расстояния Z_вх стремится к нулю, так как при этом Z₁₂ стремиncя к Z₁₁. При увеличении расстояния сопротивление антенны стремится к ве­личине (73,1 + j42,5) Ом, т.е. к входному сопротивлению полуволнового вибратора расположенного в свободном пространстве. Это происходит потому, что взаимное сопротивление Z₁₂ при увеличении расстояния между антеннами стремится к нулю (рис. 12).

При определении Z₁₂ нужно помнить, что расстояние между антенной и ее избражением равно удвоенному расстоя­нию от антенны до экрана.

Такой противофазный, равноамплитудный режим можно использовать для измерения взаимных импедансов с помощью метода зеркального изображения. Согласно этому методу производятся измерения входного сопротивления вибратора сначала в свободном пространстве, а затем при расположении параллельно вибратору большой металлической плоскости, имитирующей экран бесконечных размеров. Измеренная величина входного сопротивления вибратора над плоскостью будет равна

Z_вх=Z₁₁-Z₁₂. (18)

Вычитая из измеренного в отсутствии плоскости полного входного сопротивления вибратора Z₁₁ его полное входное сопротивление Z_вх в присутствии плоскости получим величину взаимного импеданса

Z₁₂=Z₁₁-Z_вх. (19)