Н.М. Изюмов, Д.П. Линде - Основы радиотехники (1083412), страница 36
Текст из файла (страница 36)
Искажения диаграммы направленности возни~кают также за счет того, что не нсе излучение либратора попадает иа опражателги около половины его расхсшится,в разные стороны пепосфедспвенно от слабонаправленного вибратора, Для устранения этого недоставка впереди жпбратора часто устанавливают контррефле,ктор (Рис.6.55,б). Для металлических вмбраторов, которые мошно условно называть электрическими излучателями, излучение вызывается перемещением электрических зарядов и их полем, направленным вдоль .впбратора и,изменяющимся по оинусоидальному закону.
Если создать устройство, в котором часть пространства, имеющая форму такого же вибратора, будет заполнена по тому же закону переменным мапнитпым полем, то этот «магнитный вибратор» будет созда~вать излучение так же, как электрнчеовий, только с заменой электрического поля на магнитное и обратпо. Примером таюого устройсвза могкет служить полуволновая щель, прорезанная в дне п~рвмоугольного волновода параллельно его широкой стороне (рис. 6.56). В этом случае мапн~итиыс сило- Рис.
6.56. Полуволиовая щелезая знтенна (магнитный вибратор) вые линии будут на~правлоны вдоль отверстия, так же как электрические силовые линии будут направлены вдоль металличесного диполя. Поэтому такой излучатель можно назвать магнитным диполем; его резонансные и излучающие свойства будут полностью совпадать со свойствами металлического диполя той же формы при замене магпитного поля на электрическое и наоборот.
Например, для точной настропки в резонанс он должен быть, как и металло ческий вибратор, несколько укорочен. Для получения максимальной широкополосности шприну отверстия следует делать возможно большей (лри этом требуемое укорочение увеличивается).
Наилучшей шпрокополосностью обладает отверстие, равное пврппе волновала. Для его настройки требуется довольно значительное укоуоченме, т. е, частичное закрытие выхода вопновода (рис. 6.57). Рис. 6.57. Настройка откчытого конца валповода Использовать излучение из отверстий в металлических поверхностях впервые было цредложвно М. С. Найманов, который назвал их дмфрзлапионнымн излучателями. В настоящее ~время в сантиметровом диапазоне излучатели такого типа применяют весьма часто. Из сказанного следует, что открытый конец .волновода должен обладать малой .направленностью излучения, так как он подобен линейному вибратору, Рупор, усганавлываемый часто на конце волновода, увеличивает направленность излучения (рис.
6.58,а). Чем шире огзерстие рупора и больше его длина, тем плавнее переход от узкого волновода к открытому пространству и тем ъже его диацра~мма направленности. Отверстие ру~ппра в этом случае представляет собой систему синфазных магнитных вибраторов, вытянутых в одну линию (рис. 6.58,б), что по своим излучающим свойствам равноценно системе такого же числа синфазных электрических внбратопов, расположенных в порпендикулцрном направлении. Поэтому рупор имеет резко вь)ражепный максимум излучения в направлении своей 121 а) Рис.
6.58. Рупорлая антенна: а — конструкция; б — отверстие рупора как система синфазиых магнитных вибраторов; в — диаграмма направленности оси и несколнко боковых лепестков (рис. 6.58,в). Для получения высокой направленности, как уже было оказано, нужно, чтобы длина, рупора была много больше длины волн. Например, для получения ширины диаграммы направленности в 50' нужно иметь рупор длиной 8Л вЂ” 1ОЛ. Для сужения диаграммы направленности ~в 2 раза .приходится длину,рупора увеличивать в 5 раз.
Естественно, что зто техничеоии осушествимо толико на сантиметровых и миллиметровых волнах. Чем больше длина рупора, тем меньше,мопено сделать угол его раствора (конуоности) для получения заданного, размера отверспия, а следовательно, и коэффициента направленности. Рупор, изображенный на рис. 6.58,а, называется секторным, так как расширение у него производится лишь в одном напра~плинии.
Рупоры такого типа обладают на~правленным действием только в одной плоскости. Для сужения дчш1ратвмы направленности в плоскости, перпендикулярной, рассмотренной, нужно создать расввор рупора и в этой плоскости. Полученный таким образом пираындальный рупор (рис. 6.59) по сути дела предста~вляет собой многоэтажную систему снифазных магнитных вибраторов, которая обладает диаграммой направленности, суженной в двух направлениях. При использовании круг- 122 лых волноиодов рупор приобретает вид усеченного конуса (рис.
6.60). В ряде случаев желательно иметь острую напра~влекность в вертикальной плоокосви с главным излучением в го- Рис. 6.59. Пирамидальный рупор Рис. 6.60. Конический рупор а) б) г г) Рис. 6.61. Биконичеокие антенны: а — биконическнй рупор; б — диаграмма направленности в вертикальной плоскости; в — диаграмма направленностн в горизонтальной плоскости; г — дискоконусная антенна а) ризонтальном направлении (что особенно важно для получения макснмальной дальности связи на УКВ) и ненаправленное излучение в гцрмзоятальной плоскости.
Эту задачу успешно решают бнконичеокие рупоры. В нпх два кону'- са (рис. 6.61,а) питаются от коаксиалыиого кабеля. Диацрамыа направленности в ве~ртякальной плоскости (рис. 6.61,б) будет тем уже, чем больше злектричеокая длина рупора и меньше угол его раствора. В горизонтальной плоскосви (рис. 6.61,в) антенна нзлу- чает по всем направлениям одинаково. Вместо такой симметричной антенны можно применить более простую — несимметричную, в которой нижняя половина заменена проводящей плоскостью (рис. 6.61,г), создающей зеркальное изображение .верхней половины.
Такая антенна получила название д и с к окон спой. )( ифракнионные (шелевые) антенны могут быть выполнены самым .различным образом в зависимости от того, какую диаграмму направленности онн должны иметь. При их построении руководствуются теми же принципами, что и при создании металлических антенн. Необходимо только шелк располагать так, чтобы магнитные силовые линии проходили вдоль них, а поверхностные токи на металлических стенках, в кото. рых прорезаны щели, пересекали нх под прямыч углом. На,рис. 6 62,а азображена конструкция щелевой антенны из системы синфазных полуволновых щелей, прорезанных в широкой стенке волновода, закрытого на конце. Макси.
мум мзлучения такой системы лежит в иаправленни пцрпенднкулнра к широкой стенке. На рис. 6.62,б представлена антенна, состоящая из системы щелей, прорезанных н стенке ноаксиальяого на~беля. Такая антенна имеет ненаправленное излучение в горизонтальной я направленное в вертикальной плоскости. Для возбуждения волн опрвцеленного типа в волноводе нужно создавать такую систему возбуждения, для которой свойственно излучение волн данной структуры. Так, например, для возбу;к- Рис.
6.62. Щелевые (дяфракционные) антенны; а — синфазная система щелей в волноводе; б — синфазная система щелей в коаксиальном фидере денна основной магнитной волны в прямоугольном волноводе обычно располагают посредине широкой стенки волновала линейный вибратор (ряс. 6.63,а). Его питают,от |коаксиального кабеля, внешнюю оплетку которого со единяют со стенкой волновала. Позади 123 424 Рис. 6.63. Возбуждение электромагнит- ных волн в волноводах: а — возбуждение основной магнитной волны в прямоугольном волноеоде; б— то же в круглом волноваде вибратора устанавливают подвижную отражающую степку на расстоянии, близком к четверти волны. Изменяя ее полозкенне, можно установить нанвыгодиейшле условия возбуждения волновода.
Максимальная напряженность электрического ~поля создается около енбратора, и поле имеет направление вдоль его оси, что соответствует структуре вол~ны в волноводе. Для возбуждения основной волны в круглом волиоводе возбуждающий вибратор помещают в середине торца волновода (рис. 6.63,6) . Направленное излучение может быть создано с помощью д н эл е к трических антенн — стержней, в которых небольшой вибратор возбуждает злектромагкнпныемолны (рис. 6.64,а).
Рис. 6.64. Диэлектрические антенны: а — конструкпия излучателя; б — система синфазиых диэлектрических излучателей Позади вибрввора устанавливается отражающая стенха. Стержень имеет переменное сечение. Электромагнитные ,волны, вопящая на границу раздела стержень — ~воадух, вначале испытывают полное внупреи~нее отражение. По мере сужения стержня угол падения возрастает н ~волны,начинают выходить яз стержня иод малыми углаии к его оси.
Форма стержня,выбмрается такой, чтобы лучи выходили из него приблизительно под одинаковыми углами,к оси, что и придает излучению антенны напра~вленный характер. Напра~пленное действие антенны возрастает по мере увеличения длины стержня, При длине стержни бь удается получить ширину диаграммы напраеленности около 30', Чтобы получить более острую диаграмму направленности, из пескольках стержней ~состааляют систему синфазных излучателей (Рис. 664). Для получения очень острых диаграмм направленности в настоящее время используют и е т а л л и ч е с к и е линзовые антек~вы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
