Основные типы антенн Проволочные антенны

Проволочная – отрезок прямолинейного провода. В зависимости от способа возбуждения и характера распределения ВЧ тока вдоль провода проволочные антенны подразделяют на симметричные и несимметричные вибраторы. Симметричный вибратор можно представить в виде длиной линии, разомкнутой на конце, провода которой развернуты на 180˚. Токи в симметрично расположенных относительно клемм точках обеих половин вибратора оказываются равными и направленными в одну сторону вдоль оси. Распределение тока и напряжения симметрично относительно клемм. Максимальное изменение возникает при резонансе, когда длина волны собственных колебаний вибратора совпадает с длиной волны токов питающих линий. При включении источника в вибраторе устанавливаются стоячие волны тока и напряжения, причем при резонансе вдоль его длины прикладывается половина стоячей волны тока и напряжения. Таким образом, длина волны λ₀ собственных колебаний симметричного вибратора равна 2l, где l – геометрическая длина вибратора. В рассматриваемом случае длина симметричного вибратора вдвое короче λ₀, поэтому его называют полуволновым вибратором. Обычно антенны располагаются вблизи хорошо проводящей поверхности. В случае, когда одна из клемм подключена к поверхности распределения тока вдоль провода несимметрично относительно точки => несимметричная антенна. Резонансная длина волны λ₀ собственных колебаний заземленного вибратора в 4 раза больше l, поэтому заземленную антенну называют четвертьволновым вибратором. Сопротивление излучения четвертьволнового несимметричного вибратора равно ½ сопротивления излучения полуволнового вибратора. КНД несимметричного вибратора в 2 раза больше КНД симметричного в свободном пространстве. Действующая длина четвертьволнового несимметричность вибратора h_д=λ/π. Для увеличения действующей высоты несимметричной антенны к ее верхнему концу присоединяют горизонтальные провода или сетки. Выполняя роль емкостной нагрузки для антенны, они выравнивают распределение тока вдоль провода и увеличивают ДДА. Такие антенны и их модификации находят широкое применение в связи на КВ, УКВ и дм диапазонах волн.

Рупорные антенны

Открытый конец прямоугольного или кругового волновода представляет собой наиболее простую антенну с плоским излучающим раскрывом. Э/м волны, излучаемые через свободный конец волновода в открытое пространство, испытывают заметное отражение из-за скачкообразного изменения фазовой скорости распределения волн при выходе.

Кроме того, размеры поперечного сечения волновода малы по сравнению с длиной волны, поэтому ДН такого излучателя невелика. Недостатки могут быть частично устранены, если поперечное сечение излучающего конца расширить. В результате можно получить или секторальный, или пирамидальный, или конический рупор. По мере увеличения поперечных размеров излучающего раскрыва при заданной высоте рупора, КНД рупора вначале увеличится, достигнет максимального значения и далее уменьшится. Рупор, имеющий максимальный КНД, называется оптимальным. Ширина ДН по уровню половинной мощности оптимального пирамидального рупора может быть определена по формуле:

2Θ_0,5Е, 2Θ_0,5Н – ширина диаграммы направленности соответственно в Е и Н плоскостях. КНД .

Рупор используется в качестве слабонаправленных антенн и значительно чаще в качестве зеркальных и линзовых антенн. Достоинством рупорных антенн является простота, небольшие размеры, малые потери.