Н.М. Изюмов, Д.П. Линде - Основы радиотехники (1083412), страница 26
Текст из файла (страница 26)
Нужный сдвиг фаз тонов в нескольних симметричных вибраторах может быть, например, установлен в системе, изображенной на рис. 6.1,с, подбором расстояния между точками подключения этих вибраторов к питающему филеру или настройкой вибратора с,помощью шлейфа, ток в котором наводится другим ~вибратором, как это показано на рис. 6.1,т. Часто встречакпся антенны, в которых .попользуются одновременно несколько указан. ных выше принципов. l / л / / / / ! / (л ЗЛ ттт г 1 ! ! $ л .л 7ттт / ! / ! ! / / / / ! / ! !- $ 1 (/ М г) 1 1 Н/ 6) г) а) 6) ж) з) и) Рис 6.3.
Свободные колебания в симметричном вибраторе Рис. 6.2. Симметричный вибратор и его эквивалентная схема даря этому направления токов в сичмепричных точках обеих половин вчбратора оказываются одияаиовыми. Для того чтобы получить максимальный ток в проводах вибратора, а следовательно, максимальное излучение, используют резонанс, т. е. устана!вливают частоту тока в вибраторе раиной частоте собственных колебаний пнбратора. Расомотркм процесс овобозных электрических колебаний н симыетричном нибраторе.
Присовдиниы обе его половины к зажимам источника постоянной ЭДС (рис. 63,а). После того как,распределенные емкости проводов вибратора эарядятся и между его половинами возникнет разность потенциалов, отключим источник питания и замхнем обе полови~ни вебратора короткой !перемы акой (рис. 6.3,6). При эхом распределенные емкости начнут разряжаться через перемы аку. Очевидно, что через отрезки провода нибратора, расположенные у середины, протекает наибольший электрический заряд, и поэтому разрядный ток н них имеет напбольшее значение; н концам же про- вода ток уменьшается до нуля. Ток в проводе !на!растает постепен!но, поскольку в распределенных индуктянностях возникает ЭДС самоиндукции.
Разность потенциалов между тачками, ра!вноудалеиными от середины вибратора, теи больше, чем дальше эти точки от середины, так как тем большая часть распределенной иидуктивносги провода участвует !в ее создания (рис. 6.3,6). Знак потенциала относительно средней точки по обе стороны от лее различен, та!к как в одной половине вибратора ток течет к ней, а !в другой — от нее. По иере Разряда распределенной емкости ток в проводе нарастает и достигает максимума, когда она полностью разрядится. П~ри этом нся энергия электрического поля, запасенная емкостью, переходит в энергию магнитного поля распределенных индуктивностей (рис. 6.3,в). Если нначале кнд!уктивность проводов !вибратора препятспвовала нарве танию тока, то теперь она п~репятствует его уменьшению.
Поэтому ток уменьшается !постепенно, овира!няя прежнее на!правление (рис. 63,г). За счет этого происходит перезарид распределенной емкости, л, !ковда ток спадает до нуля, емкости оказываются перезаряженными (рис. 6.3,6). После этого п!роцесс протекает ,в обрати!хм направлении (рис. 6.3,е — и), Таким образом, в вибраторе возникают свободные электрические колебания.,При этом в !неи устанавливаются стоячие !волны тока л напряжения и !вдоль его длины укладывается поло- вина стоячей волны тока н напряжении. Следовательно, длина волны Ла собственных колебаний симметричного вибратора вдвое больше его длины, т. е.
Ла = 31. (6.1) Поэтому симметричный вибратор называют также полуволнопым лип о л е м, чем подчеркивается, что он вдвое короче длины волны собственных колебаний. При !превращении ленни в излучаюшую систему — антенну — необратимые 89 потери энергии ~возрастают. К тепловым потерям Рч добавляются потери на излучение Р .
Таким образам, мощность, потребляемая антенной, РА = Ро+ РХ. 16.2) Увеличение необратимых потерь в системе можно рассматривать как увеличение ее актнвнога сопротивления, т. е. можно считать, что полное активное сопротивление антенны А и+ ж гле )с, — сопротивление тепловых потерь, а л — тэк нззы~ваемое с о п р ох тияление излучения. В системах с распределенными постоянными, ~в которых ток и напряжение меняются от точки к точке, целесообразно определять активное сопротивление .исходя из энергетических соображений, иопользуя закон Джоуля — Ленца, связывающий мощность с током н сопроти~влением, т. е.
Р=)чй)2. Будем считать, что активное сопротивление антенны равно такому сосредоточенному сопротивлению, в ~котором ~при протеки~пни тока, равного максимальному току в антенне, выделяется та же мощность, что и ~в антенне. Тогда 2 РА 2ро Я = — = + — (6.4) (т А "'А )тА (6.3) где ! л — амплитуда тока в ~пучности стоячей волны ~в антенне. ,На основании выражения (6.3) можно написать 2рн 2Р )(п = и )т = —. (6.5] 2 3 2 ) А а|А Поскольку антенна служит преобразователем энергии, то важнейшей ее характеристикой является ~КПД, равный отношению модности излучения к подводимой мощности: Р. т)А р ( р (6.6) На основании выражений (6.6) и (6.5) можно записать Ях 1 Л +Я, 1+0,/)) Отсюда следует, что КПД антенны тем больше, чем больше сопротнвлвние излучения |по сравнению с сопротывлением тепловых потерь.
Однако абсолют- 90 нос значение сопротивления излучения имеет также существенное значение. Как и по,всякой колебательной системе, ток и напряжение при ~резона~нее, а также резонансные свойспва антенны существенно зависят от активного сопротивления. Чем оно больше, тем при заданной мощности генератора меньше амплитуда тока в антенне при,резонансе. Но чем меньше ток, тем меньше и напряжение в антенне. Последнее выгодно, потому что позволяет снизить требования ~к изоляции антенны. Излучающие свойства антенны, а следовательно, н сопротивление излучения зависят от характера ~распределения тока в излучающем ароводе. В случае вынужденных колебаний в антенне их частота оцределяется частотой ЭДС,подводимой к антенне.
Распределение тока и напряжения вдоль антеннего провода может быть самым различным. Оно определяется тем, что возбуждаемые в антенне полны тока н напряжения отражаются от конца антенного провода ч образуют стоячие волны а~налогично тому, как это происходит ~в разомлнутой длинной линии. Для того чтобы,найги характер раонределения тока и напряжения в ~режиме ~вынужденных колебаний, нужно по частоте генератора и скорости раопространения электромагнитных волн вдоль ~проводов, используя формулу (5.1), определить длину возбуждаемой волны.
Затем иа изображении антенны, выполненном в соответствующем масштабе, построить графин стоячих ~волн, начинан с разомхмутого конца, где будут находиться узел тока и пучность напряжении (рис. 6.4). ~Я~)к с=атзл Лвзва()ззййь С=йуд лйй))Ш~)(сд)ЙЫ с-йлул .а~))~)))))йж — „дййй)))ь с- рул цй 2)ш м~Ы2~Ь лй)))))3йыс.гл Рис.
6.4. Распределение тока в симмет- ричных внбраторах различной длины анг ааа гаа а г г азнуннннн нннт аг б) Рис 6.6. Сложение волн, излучаемых отдельными участкамп симметричного вибратора по разным направгечням (г( — длина хода волны, ЛЫ вЂ” равность хода воль) 91 С изменением длины вибратора от нуля до (=Х сопротивление излучения веирерьано .возрастает (рис.
6.5). При длине вибратора 1>Х, когда,в каждой его половине укладываются одна целая полуволна и часть следующей, в антен- Рис. 6.5. Зависимость сопротивления излучения от электрической длины симметричного вибратора ноч проводе около его середины появляются участки,,в которых направление токов противоположно направлению токов в ирайних участках. Излучение этих участков частично ослабляет излучение крайних участков, и сопротичление излучения несколько уменьшается.
Однако с ростом длипы вибратора оно снова возрастает и достигает нового'ма~ксимума .при,длине вибратора 1= =2)ч когда, казалось бы, излучение противофазных участков должно было уничтожить друг друга. Объясним это я~влеиие. На рис. 6.о видпо, что в достаточно удаленные точ- ки, лежащие на перпендикуляре к осч аибратора (рис. 6.6,а), приходят волны с противоположными фазами от участков вибратора с противоположно направленными токами и ~взаимно уничтожаются. Однако в точки,,расположенные на прямых, идущих под меньшими углами:к оси вибратора (рис. 66,6), этв волны приходят, имея значительную разность хола Лг(=бе — д;=ба — Аа, поэтому разность их фаз может приближаться к 0 нли 360' н п этих направлениях может происходить усиление излучения.
Этим объясняется увеличение сопротивления излучения при 1=2).. При дальнейшем увеличсигш длины антенны происходят аналогичные изменения: чередованне убыэа~ния и возрастания сопротивления излу юния, причем его значение в последующих максимумах и миничучах постепенно ~возрастает. Из сказанного ясно, что сопротивление излучения .не за~висит от абсолютных размеров вибратора, а определяется отношением их к длине волны. Так, все полуволиовые диполи облалают сопротивлением излучения г(х =73,1 Ом ие. зависимо от того, равна ли их длина сотням метров или нескольким сантичетрам Все вибраторы длиной .в целую волну имеют сопротивленне излучения Яй =200 Ом и т. д.
Вследствие потерь на излучение и тепловых потерь в антенне помимо стоячей волны существует еще и бегущая ~волна. Однако во всех антеннах (кроме антенн бегущей волны) ам~плитуда бегущей ~волны по сравнению с амплитудой стоячей волны невелика, и поэтому прн ~расчете реактивной составляющей входного сопротивления антенны ее можно не учитывать. Распределение стоячих воли тока и напряжения в антенне и первом ~прп ближении будет таким же, как в разомк- 2п( нугой линии, т. е.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
