Возбуждение вибратора коаксиальным кабелем в смещенной точке питания

Схема возбуждения вибратора и схема подключения коаксиального кабеля, реализующая возбуждение со смещенной точкой питания, приведены на (рис.19). Штанга, поддерживающая вибратор, укреплена в центре (в холодной точке) двух плеч. Одно плечо вибратора (активное плечо) в точке питания, смещенной от края плеча вибратора на величину Х, имеет разрыв, куда подключен коаксиальный кабель. Этот кабель до точки питания прокладывается внутри штанги и плеча вибратора. В разрыве плеча он подсоединяется наружним проводником к кромке плеча 6, а центральный проводник к вершине вибратора в точке 7. Для обеспечения механической прочности активного плеча его либо закрывают диэлектрическим обтекателем, либо в разрыве плеча устанавливают прочный изолятор.

Н ужно помнить, что данная схема возбуждения, как и схема возбуждения с γ-образной схемой согласования для симметричных вибраторов является несимметричной и потому используется только для возбуждения настроенных резонансных антенн. У резонансных вибраторов искажение синусоидального распределения тока в антенне из-за нарушения симметрии возбуждения плеч вибратора компенсируется его резонансными свойствами. На рис. 20 приведена схема конструкции несимметричного вибратора со смещенной точкой питания (с верхним питанием).

Возбуждение симметричного вибратора с симметрирующим у стройством на магнитосвязных линиях

Эти симметрирующие устройства чаще всего реализуются на ферритовых сердечниках и используются, в основном, для приемных антенн, а также и для передающих антенн с незначительным уровнем сигнала излучения (единиц ватт), так как высокий уровень сигнала приведет к разрушению ферритового сердечника. В зависимости от типа антенны, ее входного сопротивления

и спользуют схемы симметрирующих трансформаторов с различными коэффициентами трансформации входного сопротивления. Например, Схема симметрирующего устройства, показанная на рис. 21, предназначена для работы с симметричной нагрузкой и имеет коэффициент трансформации равный 1:4. Волновое сопротивление подводящего фидера Z₀ на входе трансформатора трансформируется в сопротивление на его выходе в 4Z₀. С помощью такого симметрирующего устройства хорошо согласуется полуволновый петлевой вибратор с входным сопротивлением (200-300)Ом с волновым сопротивлением кабеля (50-75)Ом .Симметрирующий трансформатор крепится в центре замкнутого плеча петлевого вибратора (в его холодной точке) (Рис.22) в месте со штангой по которой подводится к трансформатору кабель снижения.

Примеры конструкций и схем построения бортовых антенн ла

К бортовым антеннам ЛА наряду с конструктивными и механическими требованиями, определяемыми условиями эксплуатации и размещения на ЛА, предъявляются жесткие требования к электрическим характеристикам по согласованию, ширине диаграммы направленности по заданному уровню КУ, поляризационным характеристикам, электрической прочности. Для защиты по статике цепь возбуждения антенн, обязательно должна быть замкнута по постоянному току. Для удовлетворения всем этим требованиям используют специальные конструктивные решения а вибраторные антенны выполняют сложной формы, обеспечивающей формирование требуемой диаграммы. Так для расширения диаграммы направленности симметричного вибратора в Е-плоскости используют криволинейные вибраторы (U-образные, V-образные, Г-образные антенны, антенны с нагрузками в плечах вибраторов и на конце плеч, составные вибраторы, состоящие из кативных и пассивных излучателей взаимно связанных между собой).

Размещение вибраторных антенн на самолетах определяется ви­дом поляризации поля, принятым в данной радиолинии, конструк­тивными особенностями самолета и ориентацией его относительно наземной станции в процессе полета. Вибраторным антеннам при­дают обтекаемую аэродинамическую форму и стараются разме­щать в полостях, закрытых диэлектрическими крышками (обтека­телями), обеспечивающими требуемую аэродинамическую форму поверхности ЛА.

Вибраторные антенны представляют собой, как правило, кон­сольные конструкции и должны выдержать значи­тельные аэродинамические, вибрационные и ударные нагрузки, а также температурные воздействия, возникающие при сверхзву­ковых скоростях. Поэтому они должны обладать большой механической прочностью и жесткостью, тепло- и холодостойкостью.

Несимметричные вибраторы крепятся к обшивке самолета через диэлектрические или металлические (четвертьволновые) изолято­ры. Симметричные вибраторы устанавливаются с помощью специ­альных пилонов и штанг, а также на трубках приемников воздуш­ного давления, балансировочных штангах и т. п. Элементы креп­ления оказывают значительное влияние на характеристики вибра­торных антенн, особенно на их согласование с фидерным трактом. Рассмотрим несколько примеров конструктивного выполнения са­молетных вибраторных антенн и их характеристики.

. Симметричные вибраторы с расширенной диаграммой направленности в Е-плоскости

К руговой обзор в азимутальной плоскости на ЛА обеспечить одним излучателем типа несимметричного вибратора невозможно из-за дифракции поля излучения антенны на корпусе самолета. Для решения этой задачи используют схему построения бортовой АФС состоящие из нескольких антенн установленных с разных сторон ЛА, каждая из которых обеспечивает обзор в заданном секторе кругового обзора. На ряде самолетов используют двух антенный вариант размещения антенн «нос-хвост». Каждая из таких антенн обеспечивает обзор в секторе ± 90⁰. Например, в носовой части ряда самолетов такие антенны устанавливаются на трубки при­емника воздушного давления, предназначенные для измерения скоро­сти. На рис.23 приведен общий вид вибраторных антенн с рефлекторами системы УВД 1 и3 - антенна вертикальной поляризации и системы РСБН 2 и 4 – антенна горизонтальной поляризации, обеспечивающие обзор передней полусферы 180⁰ в направлении полета ЛА. Как видно из рисунка, для обеспечения идентичных диаграмм направленности обеих антенн, обеспечивающих обзор в секторе ±90⁰ в горизонталь­ной плоскости горизонтальный вибратор 2 в антенне РСБН выполнен П-образной формы.

Симметрирующие устройства для горизонтальных и вертикаль­ных вибраторов расположены во внутренней полости штанги. Ан­тенны формируют кардиоидные диаграммы направлен­ности в горизонтальной плоскости для вертикальной и горизонтальной по­ляризаций.

На рис.24 показана схема конструкции килевой антенны ответчика РСБН. Антенна представляет U-образный вибратор с удлиненными плечами, прижатыми своими концами к несущей штанге. Это формирует на концах вибратора емкость, благодаря чему вдоль плеч поддерживается равномерное распределение тока.

Запитка антенны осуществляется через согласующий трансформа­тор и симметрирующее устройство щелевого типа, которое представляет собой четвертьволновые прорези в наруж­ном проводнике коаксиала, в качестве которого использован пилон. На рис.25 приведены диаграммы направленности варианта U-образной антенны (рис. 24), имеющей параметры

.

Другим примером вибраторной антенны, обеспечивающей расширенную диаграмму направленности в Е-плоскости, является многоэлементная антенна (рис.26). Антенна состоит из двух несимметричных вибраторов, запитанных в противофазе и пассивного

горизонтального вибратора (Т-об­разный пассивный элемент), расположенного между вершинами несимметричных вибраторов. Вибраторы установлены на торцевой части цилиндрического экрана. Антенна устанавливается в носовой ча­сти самолета перед радиолокатором, по этому для уменшения затинения апертуры зеркала экран антенны выполнен в виде металлической сетки, радиопрозрачной для частоты локатора. Два противофазных несимметричных вибратора (рис.26) за счет емкостной связи с верхней частью Т-образного элемента возбуждают его с двух концов как симметричный вибратор. При этом на его вертикальной стойке токи отсутствуют, так как она находиться в зоне, где суммарное поле несимметричных вибраторов равно нулю. Результирующее поле излучения этой трех элементной антенны с учетом влияния цилиндрического экрана как рефлектора в Е-плоскости характеризуется диаграммой направленности приведенной на рис. 27.

Аналогичными диаграммами обладают другая антенна показанная на рис.28. Антенна предназначена для обзора заднего полупространства по полю горизонтальной поляризации и предназначена для размещения на киле крупноразмерных ЛА. В этой антенне Т-образный элемент выполнен активным симметричным вибратором, плечи которого возбуждают два пассивных несимметричных вибратора, располженных симметрично по краям антенны. Все характеристики атенны аналогичные характеристикам выше описанной трех элементной антенны.

Несимметричный вибратор «ножевого» типа

Н а самолетах различных классов довольно широко используют­ся антенны в виде несимметричного вибратора «ножевого» типа. Такие антенны находят преимущественное применение во всех случаях, когда допустимо использование выступающих антенн и когда необходимо обеспечение ненаправленного обзора простран­ства, в горизонтальной плоскости при вертикальной поляризации вектора поля. Антенна такого типа является, в частности, одной из рекомендуемых для бортового оборудования самолетов систем вто­ричной радиолокации и дальномера. Антенна представляет собой плоский несимметричный вибра­тор, плавно расширяющийся к основанию, край которого запрес­сован в диэлектрический материал (рис.29). Форма вибратора определяется требованиями придания конструкции антенны необ­ходимой механической устойчивости в условиях работы в набега­ющем потоке. Антенна закрепляется на корпусе самолета флан­цем, имеющим отверстия по контуру. При таком размещении ан­тенны основание вибратора и металлическая поверхность вокруг основания антенны создают емкость, которая повышает добротность антенны и сужает полосу согласования. Уменьшение этой емкости вследствие сужения основания вибратора приводит к потере проч­ности антенны и потому неприемлемо. Достаточно успешным способом снижения шунти­рующего эффекта этой емкости является включение в основании ви­братора индуктивной реактивности в виде короткозамкнутых шлейфов (отрезков линии, замкнутых концом на корпус) (рис.31).

В практических конструкциях антенн это осуществляется путем выполнения вибратора с основанием, у которого имеются перемычки, замыкающие концы основания на корпус. При этом изоляционный материал (см. рис.29) служит диэлектрическим заполнением отрезков короткозамкнутой линии, образованных ос­нованием с перемычками и внутренней поверхностью полости во фланце антенны. Наличие таких перемычек помимо улучшения электрических параметров антенны придает ее конструкции дополнительную механическую прочность, что поз­воляет использовать антенны такого типа даже на сверхзвуковых самолетах.

Типовые диаграммы направленности антен­ны, святые экспериментально при размещении антенны в центре металлического листа размером (3,0x3,0)λ_ср, приведены на рис.30. Величина КСВН, антенны, не превышает значений 2,0 для полосы (0,8 ... 1,2) λ_ср. На рис. 6.5 сплошной ли­нией обозначена диаграмма для горизонтальной плоскости, пунктирная — для вертикальной.