Кугушев А.М., Голубева Н.С. Основы радиоэлектроники. Линейные электромагнитные процессы (1969) (1092090), страница 16
Текст из файла (страница 16)
е. /7«,=40 ом. я 4 й высота антенны при / м — согласно выражению 4 (1 — соз — 1) йд — — яп (р (1 — х)) дх = яп ()/ 2п /2;с яп ( — /) т./ (,й / График сопротивления излучения и действуюшеи высоты вертинального провода длиной 1<л/4, «заземленного» у хорошо проводящей плоской поверхности, дви на рис. 2-!2, б. Рнс.
2-12. Вертикальный провод у хорошо проводящей поверхности (а) и график сопротивления и действующей высоты (6). Г-образная н Т-образная антенны длинных радиоволн (рис. 2-13) состоят нз системы проводов, плина которых значительно меньше Х/4. Косииусоидальное распределение тока в них обеспечивается большой горизонтальной частью, внлючением нндунтивиости («удлнннтсльной» катушки), а также прилгепением «заземленпя» в виде закладываемой в почву разветвленной системы проводов либо применением «противовес໠— системы проводов, натянутых над поверхностным слоем земли, Так как в вертикальной части таких антенн получается почти однородное распределение тока, то их действующая высота почти равна геометрической.
Поэтому папряженность (2-4-7) (2-5-1) МГЧм) '-у и у соз соз 0) Л = ие«с Еи Ед -- — —,' !20п (2-4-6) е — / — (сов « — 0 Е(ат = Е, ! 1 + е 8 — 552 — 112— 113— поля, создаваемого такой антенной у хорошо проводящей плоской поверхности, приближенно можно определить по формуле (2-3-20), подставляя в нее 1=йл=й, й Ея =. 120п!е —.
Л, Здесь 1, — действующее значение тока у заземления. Пу~ем такой же подстановки по формуле (2-3-2!) приближенно определяется сопротивление излучению Так как у таких антенн й Л 4 1, то нх сопротивление излучения значительно меньше, чем у четвертьволнового вибратора. Поле излучения щелевого (магнитного) полуволнового внбратора (рнс 2-11,б) согласно принципу двойственности (см. стр.
90 — 91) Рис. 2-13. Г-образная антенна длинных волн. может быть определено из выражений (2-4-4). Так как ток электрического полуволнового внбратора, состоящего из проводниковой полоски шириной «1, на основе (1-3-!) может быть записан в виде /иене 2 с( Нл мака, а разность потенциалов иа краях щели может быть представлена в виде П„.и, г)Ел ие „то после соответствующей замены находим выражения, определяющие поле излучения щелевого полуволнового внбратора: Полуволновой вибратор щелевого типа широко используется в ан- теннах сантиметрового диапазона радиоволн, 2-5. НАПРАВЛЕННОЕ РАДИОИЗЛУЧЕНИЕ Система, состоящая из нескольких полуволновых вибраторов, обладасг направленным излучением н часто применяется иак антенна коротких и ультрахороткнх (метровых) радмоволн.
Полуволиовый вибратор с рефлектором — система из двух вибраторов, расположенных на расстоянии Л!4 (рнс. 2-14), К одно»~у иэ внбраторов, называемому. «активны»|», подключается сторонний источник, в результате чего в этом вибраторе течет ток /, с косинусоидальным распределением по длине вибратора. Во втором вабраторе, назыиаслюм «пасспвным» илн «рефлектором», возникает наведенный полем активного вибратора ток л) т — т— / Рис.
2-14. Полуволновый вибратор с рефлектором. ! — «еитевиыа» вибратор; 3 — «пессивиыа виар«тор-рефлеитор. Диаграмма излучения такой системы в плоскости, перпендикулярной к оси вибратора, представляет кордиоиду с максимумом в направлении от пассивного вибратора к активному, Действительно оба вибратора создают в удаленной точке М (т. е, в точке, где г Ъ Л) поле с напряженностью — 1(Р— со» «) — 1( — ' сов «1 Е(а) = Ее + Е, е = Е, + Ее е где Е1 — иоле, создаваемое в этой точке активным вибратором На е основании выражения (2-5-1) можно полагать, что Е, Е|е; вслед- 2, стане этого Переходя к модулю относительной величины напряженности суммар ного поля, получаем уравнение диаграммы излучения в виде Е(а)= ~ — =1,« 2 ~1+ э!п ( — соха )~, (2-5-2) Ег 'зг 1 (с 2 На рнс.
2-15 изображена схема конструкции антенны «волновой канал», состоящей нз антнвного вибратора, рефлектора н нескольких директоров — пассивных вибраторов, расположенных в одной плоскости с активным вибратором и реф.тектором, Длина каждого виб- или (2.5-3) ), ( РЬ 5|о В 1 — )ЧЬ 5(п В) /и соэ( — соэ б (, 2 В =В(+ Вз огр=б 5)п тг Н соэ( «056 ) г 2Е соа ())Ь 5!п О) э!пб (Уда- илп вибрз- м(й р) -7 й/.) '7 ж / / / Рнс. 2-15. Горизонтальный вибратор над хорошо проводящей поверхностью.
— 1!5— — 114— ратора н расстоянии между ними подбараются так, чтобы поле, излучаемое в направлении директоров, было максимальным. Полуволноаой вибратор над проводящей плоской поверхностью (рис. 2-16 и 2-17) обладаег многолепесткавой дизграмыой излучения. Полагая среду нижнего полупростраиства хорошим проводником, ее можно заменить зеркальным отображением вибрзтора; прн этом Рис. 2-15. Схема антенны «волновой канал» Яги) и ее диаграмма излучения.
( — сктнвнмй внбрэтор; У вЂ” рефлектор (нас«явный тор): 3 — директор » (оэссэвные внбрэторы). а — схема рэсналожения и структура электрическят силовых линий; б — к рэсчегу днэгрэмыы излучения; н — диэгрэммэ нзлучення нрн Ь=Х (нунктирнэя .тнння — днагрэммэ в верзнкэльной нзоскостн уединенного вибрэторв). структура паля не меняется. Токи а вибраторе и его отображении нротнвоположно направлены в случае горизонтального положения н одинаково в случае вертикального. Диаграмма излучения горизонтального вибратора в вертикальной плоскости Ох,х, определяется выражениями = 1'2Б 5 !п (()Ь 5 !п О) Р (О) = ! ( ) ~ =- 2 ~ в1п (2и — 5(п О ) ~, а вертикального внбратора в той же плоскости соз со5 б Р(О) — 2 со5~2л — 5(пО ) ~.
(2-5-4) 5(п б л Рис. 2-17. Веру(зкальиый вибратор над хорошо проводящей поверхностью. а — «кемв рэсноложеиия н струнтурв элентрнческнх силовых линий; б — к расчету диэгрэнмы излучения; е — диагРамма излучении яри ь з(зх( для срэвнеяия нуиктнриой линией иокэзэнэ диаграмма излучении в вер. тинэльисй плоскости уедниениога вибрвторэ б)(гр т г зг( в) "у (2-5-8) г )) о, Ь Е(а) = 2~ соя~ — я|па )~ '> 2 (2-5-6) и прв протнвофазных Е(а) = 2~э!п~ — з!па)! . '> 2 (2-5-ба) — 117— — Пб— Из этих выражений следует, что в присутствии проводящей поверхности диаграмма излучения палуволнового внбратора из сравнительно широкой одналепестковай диаграммы превращается в мнагалепестковую.
Число лепестков увеличивается, а нх угловая шнр~пгч уменьшается с высотой вибратора над поверхностью Прн зтам поле излучения горизонтального вибратарз вдоль поверхности равно пулю. Система нз днух актнвнмх полувалиовых вибраторов (рпс. 2-18) с равными по амплитуде токами, расположенных др>г от друга на расстоянии б=-Л/2, аблалает лиаграммай излучения в виде восьмерки.
Если тока в вибраторах в противофазе, то направление максиму- Рис. 2-|8. Двухвибраторная антенна. л — схема гегполомения вибриторов; б — к рисчету поля; е — диаграммы нзлу чения (сплошния линия — при сиифвзных токах в вибрвторих пунктвриия— при протнвофвзиых>. мов излучения совпадает с плоскостью вибраторав, Когда же токи снифазиы (имеют одинаковую фазу), то направление максимумов перпендикулярно плоскости вибратороь. Из рис.
2-18, б видно, чта напряженность суммарного поля, создаваемого обоими вибраторами, определяется выражением б б г (З вЂ” з|п и) — г(З вЂ” з|п «1 Е(а)=Ее + Ее Здесь плюс относится к случаю синфазных, а минус — к случаю противофазных токов. При б=Л(2 относительная величина поля по модулю при синфазнык нибраторах Из выражения (2-5-5) следует, чта если проводники, по которым протекают токи в противоположных направлениях, расположены на ,б, изком» расстоянии друг от друга (б (( Л), то излучение отсутст вуст, так кяк '2б Е(а) = 2~з!п( — з!па)) О.
(2-5-7) (л Антенна типа «плоская снифазная решетка», состоящая нз многих активных синфазных полуволновых вибраторов (рнс. 2.19), обладает узкой диаграммой нзлученяя с максимумом в направлении, перпендикулярном к плоскости решетки, При наличии зеркала (рефлектора) в виде тиной же решетки, но из пассивных полувалнавых Рис. 2-19. Антенна типа «плоская сннфазная решетна». л — схеме антенны, б — к ресчету поля; е — диегрзм.ги излучения при нелнчии зеРкала вибраторов, установленного на расстоянии около Л(4 от активной ре.
щетки, поле излучения системы будет направлено только в сторону активной решетки. Поле такой системы определится как сумма полей всех вибраторав. В частности, в дальней зоне (зона Фраунгофера), определяемой условием (о и Ь вЂ” размеры решетки) в вертикальной плоскости хзйхз, без уче- та влияния земли при небольших углах 0 напряженность поля [ш — 1> >.
з ОР— з!п З ! Гтч з|п Ед(0) = 2пЕло Л~~~ ~е = 2пйде узе|п в з р=о Здесь Еде — напряженность пачя, создаваемого одиам вибратором в точке М(г, О); и — число вибраторов в ряду; гл — число рндов виб- В!п(т — з!п 0 ) Е(О)= — ! )=2п Вх (О) Вяо (2-5-9) з!п ( з!пО ) соз — сов 0 )! з!п! и — ззп зх) 2 / ~ 2 Р(п) = 2т (2-5-10) ил 0 / зт з!п!( — з!п а ) '( 2 Здесь Туро нТ,—,и=— г, 2а (2-5-!2) Рис. 2-20. Плоский сиифазный излуча тель, образованный параболическим зеркалом.
оа + а Ь =оа +а Ь ! ! 1 !! !1 1! =оа зг-1-а Ь г=,. Позор»вость рясхржвв, ия яотороа лсжвс точии 6! ° Ь Ь! ... являсгся зг, !з! эяви4азноа (2-5-13) — 1'9— раторов в вертикальном направлецни. Коэффициент 2 введен для приближенного учета действия зеркала, Ряд преобразован на основании формулы яс = ! + г + гз+ ° ° + гж — з, при г = е 1 — г Переходя к модулю относнтеяьиой величины поля, получим выраже- ние, определяющее диаграмму излучения такой антенны в вертикаль- ной плоскости: Для горизонтальной плоскости оначогичным путем в!ажно получить; Коэффициент направленного действия такой антенны для главного направления на основании выражения (2-3-19) при т, и 'ф 1 равен: Диаграмма излучения антенны (рпс.
2-!9, в) состоит из одного главного и нескольких боковых лепестков; небольшие лепестк! и в направлении О> — , обусловленные дифракпией на краях решетки, па рисунке не показаны. Поверхностный излучатель. Так называется ограниченная поверхность, площадь которой значительно превышает йз и на которой возбуждено электромагнитное поле. Волг! поверхность плоская и фаза поля ао всех точках одинакова (эквифазнаи поверхность), то имеем плоский эквифазный поверхностный излучатель. В приближении геометрической оптики плоским эквифазным поверхностным излучателем, в частности, является плоскость раскрыва параболического зеркала (рис. 2-20) при облучении его из фокуса.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
