L3 (Линии передачи СВЧ-диапазона, В.М. Максимов), страница 6

Отсюда Х~ ~- зй~1,$~ И л д ( ица ют' l Х т Я ° (2.15) Лля установления физического смысла дейотвуцщей высоты проинте- грируем функцию (2.7) раапределенвя тока по длине нибратора, и отнеоя этот интеграл к току на нходе ( ф = 1„г 'м и ц ), получим 2~ г„Ь-А, 1 Такам образом, дейотвующая высота определяется из равенства плоиадей зпюр тока на реальной антенне и эквивалентном двполе (рис. 2.10).

Следовательно, действующей высотой (или дланей) антенны называется высота (вли длина) некоторой вообраиаемой антенны, которая при равномерном распределении тока по ее длине, равном току на входе реальной антенны, создает в напрввлении макавмума излучения ту ве напрякенность поля, что и реальная антенна. В случае нибраторов малой длины (И«1) формула (2.15) упрощаетоя, и для 6 получаем 6- — ф — = — — -1 г Ы г Н д и У и Ф Рва. 2.10 т.е. дейотвуюцая высота вибратора равна половине его геометрической длины. В случае полуволнового вибратора (Н=-) Ж =2 2,4 Х Вх нос соп отивленве оимметрвчного вибратора определяется через напрякение и ток на его входе.

Так как заков распределения тока в заряда (напрякенвя) вдоль ввбратора мв считаем известным вз теории длинных ливий с потерямв, то ту ие семую теорию моино иопользовать и для определенвя входного сопротивления Зб тл еоаЫ + Ш.швам — м с (2.16) Сг~ й~ + Ац Ы где ф~ = 120(6цТ-1)- волновое оовротввленве вабратора; й = — — фазовая постоянная; с- постоянная затухания; ь — длина 2л' эквнвалзнтной лянка а малыша потеряна, равная длине одного плеча вааратора. Освобоаднясь н формуле (2.16) от мнимой величины в знаменателе а пренебрегая велвчвнзмв второго порялка мзлоата, получаем Я -~выл'И сюгЫ к Юю "Кл глбегсглй~+я лц (2.17) В вырааенаа (2.17) азвеотны все величины, кроме с, т.е. затухания в нибраторе, обуслонленного нотеряыв на кзлученав ~ (полезные потеря) и омнческвмн потеряна ~~: с= Ел +.г,.

Так как обычно ~„».Е, валедатвае малых потерь в проводах ввбратора, то С* Сл. В теория длинных панай дсшазывается, что ~ = — „где й Уф погонное сопротавление проводнвков лакан (вабратора). Взявшем по аналогяа л = я /Яу~, где Ф равномерно распределенное сопротавленае азлученвя, првходнщееся на едвнвпу длины вабратора (2). Такам образом, все величины, входящие в (2.17), азвестны, а, следовательно, входное сопротавленне может быть определено для вибратора любой длины. На рвс. 2.11 прнведены занконмоота активной )Ту„в реактвнной Хлл составляшцнх входного сопротнвлення онмметрачного ввбратора от отношения полованы длины вабратора к длане волны для трех значений волнового сопротнвленвя ввбратора Я .

Рассмотренна графиков показывает явнуш завасвмооть аоатяцляцццах входного сопротввления от р алл, что то ке самое, от радиуса вабратора. Актквная часть входного сопротавления имеет макавыальное значенае прв длине вабратора 84=2 . Максимум реактавной составляцщей по сравнению с активной примернс вдвое меньше. В ряде случаев формула [2.17) для расчета входного оопротнвленвя может быть упроцена.

Так, еалв Я И« 1, что имеет место влн пра сравнительно коротких вибраторах ванду малого аопротнвленвя вэлучевля, влв прв товквх вкбраторах, когда велико ах волковое оопротавлввае, выреяэвве (2.17) мовэт быть првведэво к нвду Му — л — су' Сф'41. (2.18) В чаотвом олучвэ колуволвового а волвового вибрвторов вычаолеввя ыо (2.17) ырвводят к алвдушцам значениям входного оопротввлеввя к л Ю уеду Ои «л„— з- — Хасс уе .

Р' юля' лсй л ' ' Лсл сс Ш Входяое оопротввлвнае вабратора вблизи реэонэяоа (2.17), (2.18) эавиовт от чаототы тем эвачвтвльзее, чем выше его волковое оопротивленае. Поэтому для рвошвренвя палооы пропуокаввя оледует прамевять ввбраторы о позааеввым волковым аопротввлеваеи, т.е. вабраторс большой толщввы. При этом гра4акв реактвваой чаотв вхсщвого оопротввлэввя вблвэи реэанаяоов оглвкаввштоя (рао. 3.11,б), а актввнвя ооатввляшцзя вхсщвого оопротввлвнвя вкбраторв дла-- яой 3С =Я резко повиаетоя (рсо. 2.11,а), что упрощает ооглаоовавве о Фвдером. В заключенае оравввм оавозлые результаты отрогой теорвв оимметрачвого ввбратора в рааомотрэввой крвблвкэвлой.

Иэ отрогого решения (ам. равд. 2.2) мокко оделать оледупцае выводы: 1. Еолв длвва оравввтельво топках ввбраторов (Фач0,05) кратка влв близка к пелому чволу полуволв, то раопределеаве тока по звбратору в первом првблавенла ве заввовт от вквшяего поля в являетоя овзуаовдальвын. 3. Прв клаве ввбратора, значительно отлвчэшцвйоя от реэовввовой (т.е. от р — ), влв в олучве ввбраторов бродвей (Фа 0,1 - 0,5) л в большой толщвлы (асс>0,5), раапределенве тока ауаеотвезио отлвчаетая от оввуоовдзльвого. 3. Заввовмоать раопрэделеивя тока от толщины ввбраторв впаяет на его диаграмму нзпрзвленвоатв - о увелаченаем томцввм ввбратора напрввлеввя нулевого аэлучеввя замевяштоя направленвяма маввмэльвого взлучеивя, уровевь которого тем выше, чем толще вибратор.

4. Прв питании ввбратора в пучноота тока ооаредоточевной ЭДС дейотввтельная чаать вхсщного оокротввлеиия равна аопротввлеявш азлученвя и в первом краблввевла ве ззвковт от формы в головы ввбратора. Ренктазная соатавлнхшвя заметно эавнонт от размеров ыоперечного сечевая внбратора и его точной длины. Прн беоконечно тонких проводниках ввбрнтора (а О) входное аопротввленве взбратора длиной 24=у- оказывается комплексным н равным л (73,1+ л +142,5) Ом. В. Резонансная длина внбратора меньше длины, точно кршт- .8 ной л, н тем меньше, чем толще вибратор.

Укороченве Н, необходямое для настройки в резонанс широко вспользуемого на практике полуволнового внбратора, монет быть определено по формуле л4 дялс (2.19) 4 бай В случае гонках внбраторов укороченне составляет примерно (З...б)й от длины Уэ' =-"; для толстых ввбраторов — (15...20)Ф. 2.4. еленой внб то . П мененне п а ойств н ост оп е е ооно вых ха 'мелевой вибратор (щелевея антенна) предотевляет собой нэлучатель в виде отверстля, прорезанного в металлическом экране, надиной поверхности лннвн передача (волноводной, полооковой, коакснальной) илн стенке объемного резонатора. Если в неограниченной плоской проводящей плоскости прорезать узкую прямоугольную щель, например длиной Ю = — , шнрмной ~~ л ( ~~<у Я ), н возбудить ее в центре от генератора высокой частоты, то в щели возникнут отоячне волны как результат отразеннй от крайних граней зс н Не (рзс.

2.12,а). Характерво, что в рассматриваемом случае магнитное поле металлического внбратора (рис. 2.12,б) подобно электрнчеакому полю щелевой антенны ()шо. 2.12,а): магнитное поле внбратора располокено в цлоакоста, перпендикулярной его продольной осн, н не вынет продольной оостэвляхщей", электраческое поле щелевой антенны раополокено в плоскости, перпендикулярной шнрской стороне щелк,н не имеет на ней продольной ооставляшщей; магннтное поле полуволнового ввбратора маковмальао по велнчнне в середине внбратора н равно нулю на его концах; электрическое поле щелевой антенны такке ыаконмально по величине в передана щелк в уменьшается до нуля на ее креях. б) Рве. 2.12 Отсюда конно заключить, что взлезая антенва, как и вабраторная, апособва излучать злектроыагнатные волны, только плоскоота располокеная злект(щческого а магнитного полей различны.

В то время как вертикальный ввбратор создает вертикально полярвзовенные волны, вертикальная щель излучает волны с горизонтальной поля)щзацией. Всходя ае приведенной еналогвл вабраторные антенны называют злектрнчеакима, а щелевые — ыагнатнымв (магнатный вибратор) с распределением ыагнлтного тока (т.е. непрякенностн злектраческого поля) по его плечам для случая аз в О ( 1) по закону Х"(н) -Х" Фея('М-(Ф) .

м и где Х„- магнитный ток в пучноств раапределенвя. Сгармулнрсваннея аналогия меяду злектраческвм в ыагнатным вибраторами вытекает аз общей взааыоовяза подобных излучателей. Этв сказа нарекаются пркнцвпом двойственности, базаруалимся на свыыетрвл урюсненай Максвелла (1.1) относительно злектрлческнх к магнитных параметров (с точностью до знака). согласно этому принципу замены (13 1~ — -1", ~=Й, «"--и/м' дают возмазность, всходя нз выреяеаея (2.9) для поля злектрычеакого вибратора в дальней зоне, сразу получить дальнее злектромагнвтыое поле оимметрачного магнитного ввбратора (щелевого азлучателя): -ней с 1м( сои(НюиВ) -сагЫ ) Н ндл Ю~ аюв 41 Из (2.20) видно, что ЛН щелевой антенны в беоконечном зкране (рыс.

2.13,а) такая ке, кен ЛН соответатнукщего металлического внбратора (рно. 2.13,б, сплошные линни), и в случае длины Л = = †" описывается уравнением 7(д,й) сел( у у~е р) г аир Рис. 2.13 В ортогональной плоскости (хну) излучение - ненаправленное (рио. 2.13,в). Полная входная проводимость щели (с учетом принципа двойственности) У- — (й -юр сЬ~Н) - 6 т48 (й1фл нм ж Здеоь Ф = ВФЛА — волновое число; з — половина длины щели; 4М Ис = 120(4м — -1)- волновое сопротивление ленточного металличеокого вибратора (см. рис, 2.12,в).