Главные вопросы (Готовый семинар)

1)Конструкция антенны и требования к её геометрическим параметрам.

2)Диапазон длин волн и область применения (радиосвязь, радиолокация, радионавигация).

3) Вид диаграммы направленности в вертикальной и горизонтальной плоскостях, значение ширины ДНА.

4) Достоинства, недостатки и примерные значения коэффициентов направленного действия и усиления антенны.

5)Принцип формирования свободных колебаний в симметричном вибраторе.

6) Характер распределения тока вдоль проводника.

7) Поляризация излучения.

8) Влияние соотношения длины волны и размера вибратора на вид ДНА.

Рис 6. Полуволновой вибратор

1)Конструкция антенны и требования к её геометрическим параметрам.

Антенна состоит из прямолинейных проводников

2)Диапазон длин волн и область применения (радиосвязь, радиолокация, радионавигация).

Дециметровый диапазон длин волн ???

Область применения: передача и прием частотно- модулированных сигналов, в телевиде­нии, телеуправлении и радиолокации

3) Вид диаграммы направленности в вертикальной и горизонтальной плоскостях, значение ширины ДНА.

Вид диаграммы направленности:

б) В плоскости вибратора.

в) В плоскости перпендикулярной оси вибратора.

Значение ширины ДНА - ????????????????????????

4) Достоинства, недостатки и примерные значения коэффициентов направленного действия и усиления антенны.

Достоинства и недостатки – достоинством является ……….

недостатком антенны является весьма ограниченная полоса пропускания

Усиления антенны - ?????????????????????

КНД симметричного вибратора, т.е. отношение величины вектора Пойнтинга в Значение КНД – При известной величине мощности излучения легко может быть определен КНД симметричного вибратора, т.е. отношение величины вектора Пойнтинга в данном направлении к средней величине вектора Пойнтинга на поверхности полной сферы, охватывающей вибратор. Для направления максимального излучения КНД определяется соотношением:

Dмакс=Sмакс/Sср

Поскольку очевидно, что Sср = PΣ/4πR² а Sмакс = |Eмакс|²/2W, то формула для расчета КНД принимает следующий вид:

D(Ɵ)= |E(Ɵ)|²/2πR²

Подставляя в нее величину напряженности поля из для θ =π/2 (при l/λ < 0,64 это будет направление максимального излучения), а также величину РΣ из получаем расчетную формулу:

D(π/2)= W[1-cos kl]²/ πRΣп

Здесь полезно обратить внимание на три характерные цифры: КНД симметричного полуволнового вибратора равен 1,64 КНД волнового симметричного вибратора равен 2,41 и КНД вибратора длиной l/λ = 0,625 равен 3,36. Падение величины КНД при l/λ > 0,625 объясняется изменением формы меридиональной диаграммы направленности при удлинении плеч вибратора, а именно уменьшением главного лепестка и возрастанием боковых лепестков.

5)Принцип формирования свободных колебаний в симметричном вибраторе.

Ток в проводе нарастает постепенно, посколь­ку в распределенных индуктивностях возникает ЭДС самоиндукции. Разность потенциалов между точками, равноуда­ленными от середины вибратора, тем больше, чем дальше эти точки от сере­дины, так как тем большая часть рас­пределенной индуктивности провода участвует в ее создании (рис. 6.3,б). Знак потенциала относительно средней точки по обе стороны от нее различен, так как в одной половине вибратора ток течет к ней, а в другой — от нее.

Рис. 6.3. Свободные колебания в симметричном вибраторе

По мере разряда распределенной емкости ток в проводе нарастает и до­стигает максимума, когда она полностью разрядится. При этом вся энергия элект­рического поля, запасенная емкостью, переходит в энергию магнитного поля распределенных индуктивностей (рис. 6.3,в). Если вначале индуктивность про­водов вибратора препятствовала нарастанию тока, то теперь она препятству­ет его уменьшению. Поэтому ток умень­шается постепенно, сохраняя прежнее направление (рис. 6 3,г). За счет этого происходит перезаряд распределенной емкости, ,и, когда ток спадает до нуля, емкости оказываются перезаряженными (рис. 6.3,д). После этого процесс проте­кает в обратном направлении (рис. 6.3,е—и). Таким образом, в вибраторе возникают свободные электрические ко­лебания. При этом в нем устанавлива­ются стоячие волны тока ,и напряжения и вдоль его длины укладывается поло вина стоячей волны тока и напряжения.

6) Характер распределения тока вдоль проводника.

Ток в проводе нарастает постепенно, посколь­ку в распределенных индуктивностях возникает ЭДС самоиндукции. Разность потенциалов между точками, равноуда­ленными от середины вибратора, тем больше, чем дальше эти точки от сере­дины, так как тем большая часть рас­пределенной индуктивности провода участвует в ее создании. Знак потенциала относительно средней точки по обе стороны от нее различен, так как в одной половине вибратора ток течет к ней, а в другой — от нее.

По мере разряда распределенной емкости ток в проводе нарастает и до­стигает максимума, когда она полностью разрядится. При этом вся энергия элект­рического поля, запасенная емкостью, переходит в энергию магнитного поля распределенных индуктивностей. Если вначале индуктивность про­водов вибратора препятствовала нарастанию тока, то теперь она препятству­ет его уменьшению. Поэтому ток умень­шается постепенно, сохраняя прежнее. За счет этого происходит перезаряд распределенной емкости, ,и, когда ток спадает до нуля, емкости оказываются перезаряженными. После этого процесс проте­кает в обратном направлении

7) Поляризация излучения.

Вопрос о поляризации имеет в ра­диотехнике существенное значение. Так, если в поле вертикально поляризован­ных волн поместить горизонтальную приемную антенну, то никаких токов в ней наводиться не будет (рис. 6.10,а). Чем ближе направление оси приемной антенны к направлению поляризации, тем больший ток наводится в ней. На­пряженность поля, излучаемого линей­ным симметричным вибратором, в дан­ной точке пространства определяется двумя факторами: поляризацией излу­чения вибратора и сложением волн, из­лучаемых его различными участками. Рассмотрим влияние этих факторов на примере симметричного полуволнового диполя.

Рис. 6.10. Поляризация поля линейного излучателя: а — вертикальная поляризация; б — горизонтальная поляриза­ция

Электрическое поле волн, излучае­мых в направлении А (рис. 6.11,а), обладает максимальной интенсивностью, поскольку оно совпадает с направлением поля источника, возбуждающего коле­бания в вибраторе. Кроме того, синфаз­ные токи, текущие в обеих половинах диполя, создают синфазные волны, ко­торые усиливают одна другую. Поэто­му излучение в направлении А макси­мально и приблизительно равно ариф­метической сумме волн, излученных от­дельными участками вибратора в этом направлении.

Рис. 6.11. Излучение диполя по различным направлениям

Электрическое поле волн, излучае­мых в направлении Б (рис. 6.11,6), зна­чительно слабее, поскольку электриче­ское поле волны Ев создается только составляющей поля вибратора Е₀, пер­пендикулярной направлению распространения Б. По этой же причине вибра­тор ничего не излучает в направлении своей оси, так как составляющая поля, перпендикулярная направлению оси виб­ратора, равна нулю. С другой сторо­ны, волны, излученные синфазными то­ками различных участков вибратора, приобретают значительную разность хо­да Δd при распространении в направле­нии Б. Поэтому в зависимости от того, насколько направление Б отличается от направления А, они будут только час­тично усиливать друг друга.

8) Влияние соотношения длины волны и размера вибратора на вид ДНА.

Диаграммы направленности симметричных вибраторов различной длины

Соотношение длины волны и размера вибратора - длина волны λо собст­венных колебаний симметричного вибра­тора вдвое больше его длины, т. е. λ=l/2.