Поле линейной системы идентичных излучателей

Поле линейной системы идентичных излучателей.

Рис.87. Линейная система идентичных излучателей.

Подставляя  в  получим

Рекомендуемые материалы

Абсолютное значение  определяет собой диаграмму направленности линейной тсистемы идентичных излучателей.

Множитель

         -             

- является множителем решетки. Он не зависит от . Это обстоятельство  позволяет применять правило перемножения диаграммы направленности для любой плоскости  в пространстве, используя один и тот же множитель системы.

Частный случай , фазы итающих токов изменяются по линейному закону.

,

где - угол сдвига фаз между токами соседних излучателей; т.е. предполагается, что

Подставляя  в  и учитывая, что амплитуды токов приняты равными 1, получаем

В выражение  входит сумма  членов геометрической прогрессии , .

Сумма  членов геометрической прогрессии

Подставляя выражение  в выражение , получим

Выражение  является очень важным в теории антенн. Множитель  в показателе есть расстояние от середины антенной системы до точки наблюдения, а  определяет фазовый угол тока, соответствующего той же средней точке антенны. При указанных обозначениях  выражение  можно переписать:

Модуль выражения  определяет собой амплитудную характеристику направленности рассматриваемой системы направленных излучателей. Фазовый множитель выражения

определяет фазовую характеристику системы, а следовательно, форму ее волновой поверхности (поверхности равных фаз). При сферической форме волновой поверхности ее центр называется фазовым центром антенной системы.

Это выражение  определяет собой диаграмму направленности линейной системы из  ненаправленных излучателей и  является так называемым множителем решетки.

-

- диаграмма направленности из - ненаправленных излучателей.

Выражение  определяет ненормированную диаграмму направленности системы из  ненаправленных излучателей, так как его максимальное значение отличается от единицы и равно  при  . Действительно, при этом выражение  превращается в неопределенность вида .

 определяет максимально возможное значение выражения . Поэтому нормированное значение этого выражения будет

Рассмотрим несколько случаев.

а) Два излучателя при разных фазовых соотношениях и расстояниях между ними.

При   выражение  примет вид

Это выражение определяет диаграмму направленности двух ненаправленных излучателей, разнесенных на расстояние , с токами, сдвинутыми по фазе на угол .

Рассмотрим несколько частных случаев.

а)  Пусть , , тогда

Рис.88.   Горизонтальная диаграмма направленности двух синфазных вертикальных вибраторов, расположенных на расстоянии .

Такая антенная система, называемая синфазной , характеризуется тем, что максимумы излучения получаются в направлении, перпендикулярном линии расположения излучателей.  В этом направлении длина  пути от каждого излучателя до точки наблюдения будет одинаковой. Поэтому векторы напряженностей полей, создаваемых каждым из вибраторов, будут в фазе, так как поля в указанном направлении будут запаздывать на одно и то же время относительно токов в вибраторах. Минимумы излучения (нули) получаются вдоль линии расположения излучателей. Это объясняется тем, что волны, излучаемые двумя синфазными источниками, в этом направлении проходят пути, отличающиеся между собой на половину длины волны. В результате волны, попадающие из источников в точку наблюдения, оказываются в противоположных фазах.

б)  Пусть  , , тогда

Рис.89.   Горизонтальная диаграмма направленности двух вертикальных вибраторов с токами в противоположных фазах.

Обратите внимание на лекцию "Проблема доступа к архивным документам".

Рассмотренная антенная система, называемая иногда переменно-фазной , характеризуется тем, что максимумы излучения получаются вдоль линии расположения излучателей, а минимумы (нули)- в направлении, перпендикулярном этой линии. Такая форма диаграммы направленности обусловлена интерференцией полей двух источников, подобной рассмотренной выше для синфазных излучателей.

в)  Пусть  , , тогда

Рис.90.   Горизонтальная диаграмма направленности вертикальной антенны с рефлектором.

Как видно из рис.4, диаграмма напоминает собой кардиоиду. Такая диаграмма является характерной для так называемой антенны с рефлектором (зеркалом). Волны, излучаемые антенной, как бы отражаются от рефлектора, расположенного позади антенны на расстоянии в четверть длины волны. Для того чтобы получилась указанная на рисунке кардиоидная диаграмма, амплитуды токов антенны и рефлектора должны быть одинаковыми, а ток в рефлекторе должен опережать по фазе ток в антенне на .