1.2 Принцип дії вібраторної антени типу «хвильовий канал»

Антена типу «хвильовий канал» працює однаково як на приймання, так і на передавання, діаграма спрямованості її залишається при цьому без змін. Живлення антени в будь-якому випадку прикладається до вхідних контактів плати живлення, наприклад, до шлейф-вібратора Пістолькорса, в зоні, де існує певна напруженість електромагнітного поля високої частоти. Активний і пасивні вібратори працюють в цьому полі, який наводить ЕРС. Під дією ЕРС в вібратора протікають струми, амплітуда і фаза яких залежать від їх довжини і відстаней до активного вібратора. Довжина рефлектора і його відстань до активного вібратора підбираються такими, щоб поля, створені рефлектором і активним вібратором в одному напрямку, компенсувалися.

Рефлектор забезпечує отримання однопелюсткової діаграми спрямованості, яка досягається при довжині рефлектора, рівний /2, і розташовується на відстані 1/4 від вібратора. Директори сприяють звуженню основного пелюстки діаграми спрямованості, виготовляються дещо коротшими половини довжини хвилі і мають опір ємнісного характеру.

Основні параметри антени типу «хвильовий канал» забезпечуються взаємопов'язаними розмірами окремих елементів конструкції.

1.3 Склад семи елементної вібраторної антени типу «хвильовий канал»

Вібраторна антена є несучою стрілою, яка розташована горизонтально та на якій, в одній площині, паралельно один одному, закріплені вібратори. Петльовий вібратор, з якого проводиться знімання радіосигналу для подачі на телевізор, прийнято називати активним, а от уже решта цих вібраторів називають пасивними. Пасивні вібратори, розташовані перед активним (за напрямком на ТЦ), називають директорами. Вібратори, розташовані за активним, називають рефлекторами (рисунок 1.2).

Рефлектори служать для запобігання прийому сигналів з тилу антени, тобто покращують перешкодозахисну здатнiсть і коефіцієнт корисної дії антени.А ось саме кiлькiсть елементiв антени визначається сукупнiстю всiх вiбраторiв.Для того щоб збiльшити,або пiдвищити коефiцiент пiдсилення антени просто необхiдно збiльшити число пасивних елементiв.В той же час, її діаграма спрямованості звужується, а смуга пропускання зменшується. При виборі антени прагнуть отримати максимальний коефіцієнт підсилення, при допустимій смузі пропускання. Довжина рефлектора і його відстань до активного вібратора підібрані таким чином, що випромінювання рефлектора послаблює випромінювання активного вібратора в його бік і пiдсилює у напрямку директорів.

Рисунок 1.2-Семи елементна вібраторна антена типу «хвильовий канал»

Розмiри 7-ми елементної вібраторної антени типу «хвильовий канал», представленi в таблицi 1.1

Таблиця 1.1-Розмiри 7-ми елементої антени

2 Дослідження, оптимізація характеристик та параметрів дс за допомогою програми „mmana”

Програма MMANA призначено в основному для розрахунків дро­тяних антен майже будь-якої конфігурації з можливістю їх подальшо­го дослідження.

Вона дозволяє:

- створювати та редагувати опис антени як за допомогою коорди­нат, що задаються, так і за допомогою «мишки»;

- розглядати безліч різних видів антен;

- розраховувати діаграми спрямованості (ДС) антени у вертикальній та горизонтальній площині;

- одночасно порівнювати результати моделювання декількох різ­них антен;

- редагувати опис кожного елемента антени, включаючи можли­вість змінювати форму елемента без зсуву його резонансної частоти;

- редагувати опис кожного проводу антени з можливістю перекомпонування антени простим перенесенням «мишкою»;

- оптимізувати антену за різними параметрами (більше 90);

- зберігати всі кроки оптимізації у вигляді окремої таблиці;

- будувати безліч різноманітних графіків;

- автоматично розраховувати декілька типів узгоджувальних при­строїв з можливістю вмикати та вимикати їх при побудові графіків;

- створювати всі таблиці для всіх змінних розрахунків даних: струмів у кожній точці антени, основних параметрів антени, напру­женість електричного та магнітного полів антени у просторі.

Обмежень за розташуванням та з'єднанням проводів нема.

Рисунок 2.1-Початкова геометрiя антени.

Використовуючи обрахунки параметрів антени та враховуючи задану кількість елементів, вигляд побудованої антени можна побачити на рисунку 2.2.

Рисунок 2.2-Початковий вигляд.

Рисунок 2.3- Діаграма спрямованості в вільному просторі.

По закінченню обрахунку точок і побудови координат була знайдена дiаграма спрямованостi та визначенi велечини КСХ, G_a, G_h, F/B, Z, F. Велечини цих параметрiв можна побачити на рисунку 2.3.

Потiм була проведена оптимiзацiя всiх елементiв антени. Рис 2.4, 2.5, 2.6 вiдповiдно.

Рисунок 2.4- Оптимізована геометрія антени

Рисунок 2.5-Оптимізована антена

Рисунок 2.6-Діаграма спрямованості оптимізованої антени у вільному просторі

Значення КСХ=3,55дБ. Коефіцієнт підсилення антени відносно напівхвильового вібратора G_h=9,47дБ; коефіцієнт підсилення антени відносно ізотропного випромінювача G_a=11,62дБ , відношення коефіцієнтів підсилення зі сторони головної пелюстки до задньої F/B =13,7дБ. Опiр антени Z=177,510-j0,002 Ом.

Рисунок 2.7-Діаграма спрямованості оптимізованої антени на висоті 20 м

Рисунок 2.8-Діаграма спрямованості оптимізованої антени на висоті 10 м

Аналiзуючи отриманi дiаграми спрямованостi, та вiдповiднi значення параметрiв КСХ, G_a, G_h, F/B, Z, F оптимiзованої антени на висотi 20 та 10 метрiв.Можна визначити як змiнюються параметри антени.

Видно, що КСХ при змiнi висоти з 10 метрiв на 20 метрiв майже не змiнила свого значення. На висотi 10 метрiв КСХ=3,76, а на висотi 20 метрiв КСХ=3,57.

Коефіцієнт підсилення антени відносно ізотропного випромінювача при 10 метрах G_a =17,52, а при висотi 20 метрiв G_a =17,57.

Відношення коефіцієнтів підсилення зі сторони головної пелюстки до задньої на висотi 10 метрiв F/B=13,98. А при висотi 20 метрiв F/B=13,53.

Можна сказати, що чим ближче антена до землi, тим бiльший її коефiцiент пiдслилення. Це вiдбувається за рахунок вiдбиття радiохвиль вiд землi.