Линейные электрические вибраторы
Антенну в виде прямолинейного проводника тока с длиной соизмеримой с длиной волны и много большей его поперечного размера называют линейным электрическим вибратором. Различают симметричные и несимметричные вибраторы, в зависимости от способа питания.
Экспериментально установлено, что при малом диаметре вибратора по сравнению с его длиной, ток распределяется по синусоидальному закону вдоль его длины с узлами на концах, т.е. вдоль длины вибратора устанавливается стоячая волна.
Найдем распределение тока для вибраторов разной длины.
Симметричный вибратор длиной 21 расположим вдоль оси Z (рис. 2.10). Запишем выражение для тока вибратора, считая, что возбуждающий генератор расположен в начале координат.
Здесь Im 0 — амплитуда тока в точках питания.
Графики распределения тока на симметричном вибраторе при разной его длине показаны на рис. 2.11.
Рис. 2.10 |
Рис. 2.11 |
Найдем выражение для поля в дальней зоне по формуле (2.11), считая, что вибратор состоит из элементарных электрических вибраторов Герца:
Нормируя диаграмму направленности (по полю), получим:
Из (2.16) следует, что вдоль оси (при θ = 0; π) вибратор не излучает. Диаграмма направленности вибратора является телом вращения вокруг оси Z. Направление максимумов излучения главных и боковых лепестков зависят от длины вибратора.
К основным характеристикам вибратора относится его сопротивление излучения . Для расчета используют заранее рассчитанные графики (рис. 2.12) или таблицы, с учетом того, что сопротивление излучения определяют в пучности тока ( т.е.
|
|
= П.
Определим эффективную длину симметричного вибратора, для чего сравним поле Ет в дальней зоне в направлении максимального излучения, созданное рассматриваемым вибратором длиной 2l, с полем воображаемого вибратора Герца длиной Рис. 2.12 Iэф при условии Iот = ImГерца.
Получим:
для волнового вибратора с длиной 2l = λ, необходимо принимать ImГерца = Imп.
Важным параметром симметричного вибратора является также его входное сопротивление , поскольку его необходимо знать при согласовании питающей линии передачи. Приведем окончательное соотношение для расчета без вывода:
где ; ;
R — радиус вибратора.
Зависимость активной (R A) и реактивной (XA) частей входного сопротивления симметричного вибратора от его относительной длины построенные на основании (2.18), приведены на рис. 2.13. В нижней части этого рисунка показано, какого типа входное сопротивление создает рассматриваемый вибратор при различных значениях его относительной длины .
|
|
Рис. 2.13
Как следует из приведенных на рис. 2.13 графиков для практического использования целесообразно применять полуволновой и волновой резонансные вибраторы, у которых реактивная часть входного сопротивления равна нулю, а диаграммы направленности не имеет боковых лепестков, поскольку отсутствуют противофазные участки распределения тока вдоль вибратора. КНД этих вибраторов составляет соответственно D λ/2 = 1,64; D λ = 2,4.
Из графика на рис. 2.12 видно, что сопротивление излучения П полуволнового вибратора составляет 73,1 Ом, а волнового - 200 Ом. Входное сопротивление полуволнового вибратора равно RA = П = 73,1 Ом, а для волнового вибратора входное сопротивление необходимо определять по формуле , (XA ≈ 0). Величину Z0 требуется рассчитывать для каждого конкретного случая отдельно, поскольку волновое сопротивление вибратора зависит от его диаметра.
Рис. 2.12 |
|
|
Расчет поля для несимметричного вибратора производят по формуле (2.15), однако поле реально существует только в верхнем полупространстве
Рис. 2.14 |
Рис. 2.14
Несимметричный вибратор над проводящей поверхностью длиной l создает такое же поле , как и симметричный длиной 2 l . При этом ток в пучности вибраторов одинаковый, а несимметричный вибратор излучает в полупространство половину мощности. Поэтому его сопротивление в два раза меньше сопротивления излучения П и соответственно в два раза больший КНД. Входное сопротивление несимметричного вибратора длиной l равно половине входного сопротивления симметричного длиной 2 l.
|
|
Рупорные антенны
Рупорные антенны по существу представляют собой открытый конец волновода равномерно расширяющийся в одной или двух плоскостях (Е и Н). Поэтому целесообразно, сначала рассмотреть излучение открытого конца волновода с волной Н10. Распространяющаяся по волноводу волна, дойдя до открытого конца, частично отражается обратно, а частично излучается. Строгого решения данной задачи для прямоугольного волновода до настоящего времени не найдено. Недостатком излучателя в виде открытого конца волновода является значительный коэффициент отражения от конца волновода. Для этого используют согласующие устройства в виде рупора.
Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 615; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!