Устройства СВЧ и Антенны (Д.И. Воскресенский и др) (561333), страница 45
Текст из файла (страница 45)
1, Я а же'и = Я = Яе' 14.2. Двягряммы вявравлеявостя яятеяяы с учетом влнвяяв земли. Несимметричный вибратор Примем вначале лля простоты рассмотрения землю идеально проводшцей н плоской. Антенну в ее зеркальное изображение заменнм точечнымн излучателями, расположеннымн в нх фазовых (геометрнческнх) центрах (рнс. 14.3). Тогда получим систему нз двух внбраторов, разнесенных на расстоянне 2Ь н нмеюшнх рав. ные амплнтудм токов. Суммарное поле такой системы в плоскости расположення внбраторов может быть найдена с использованием множителя решетки: Е = АЕ (9) У„(9) = Е,У„(9), где Е, = А~, (9) — напряженность поля снмметрнчРнс.
14Л. К расчету ДН ввбратера с учетом влнаняя Земли ного внбратора без учета влияния земли; А н г",(9)— соответспюнно напряженгюсть паяя внбратара в направлении макснмальною нзяучення н его диаграмма направленностн; Уя (9) = оп (Дг!г(2)/з!и (В,12) — множитель системы, учнтываюшнй в дюнам случае влияние земли; в = (г2ьял 94Ф вЂ” сдвиг по фазе межлу полямн автенны н ее зеркальною нзображення в точке наблюдения; 9 — угол между направленцем в точку наблюдення н горнзонтальнай плоскостью,' Ж вЂ” число излучателей (в рассматрнваемом случае Лг--2).
Прн горизонтальной полярнзацлн поля излучения тани в реальном внбраторе н его зеркальном изображении протлвофазны ( Ф, = гг ) н Е, = 2АГ (9)а)п(2я — ып9) . Ь Л (14.!) В случае вертикальной полярнзацнн, когда Ф. = О, суммарное поле Е, = 2АУ (О) соз 2я — по 9) . (14.2) Из выражений (!4.1) н (14.2) следует, что основным параметром, определяюшпм направленные свайатва антенны в вертнкальной плоскости, является относительная 200 Рис. 14эй ДН вертикального внбратора паа экраном с.
14.3), тогда суммарное поле (143) ВВ )) = йе~ = Е,/Е, — коэффициент отражения от земной поверхности сота подвеса Ь)'Я . В горизонтальной плоскои ДН остается без изменения, так как множисистемы ~,1Ю) не зависит от азимуталь- в)рго угла В Если горизонтальный вибратор в свобод- пространстве создает ненаправленное из' ение в вертикальной плоскости (алеаторная плоскость вибратора), то в присутствии и ДН, как зто слелует из Н4.1), приобреталепестковый характер грие. 14.4), С увеличеем высоты подвеса над землей число лепестувеличивается, нижние лепестки прибли- я к земле, ДН становится уже. При этом о боковых лепестков при углах 9 в преде- 0-90' равно числу полуволн, укладывжося на высоте подвеся антенны Ь. Кроме то- излучение вдоль земной поверхности = О) отсутствует, а напряженность поля в велении максимальною излучения удваи- я по сравнению со случаем вибраторж надшцегося в свободном пространстве.
Если вибраторная антенна расположена ртикально нал земной поверхностью, то она е меняет свои направленные свойства, 'иобретая многолепестковый характер грис. й.у,а). Как следует из выражения 114.2), мак- излучения при этом направлен вдоль мной поверхности. Формулы () 4.1) и П4.2) можно использо))йть щ\и инженерных расчетах ДН антенн корйтких волн. При учете конечной щюводимостн земли й. „ Луль коэффициента отражения от ее поверх- и Я <1. Следовательно, амплитуда тока в алъном изображении вибратора меньше, в реальном, и при расчете ДН системы я исполгцовать множитель решетки ).
В этом случае необходимо геометричеуммщювать поля в дальней зоне от антенее зеркального изобрюкения. Введем обозначения. Е„= Е, и Е,„= Е, три Рнс. 14.4. ДН гернзоатальнога вибратсра иад экранам Переходя к модулю выражения (14.3), получаем Я =Е, !ед~+2дсоа(828з(пбьф). (14 4) Расчет ДН антенны по формуле (!4.4) показывает, что влияние конечной проводимости земли сволится к незначительному расширению диаграммы и к замене направлений нулевого излучения направлениями минимального излучения (рис. 14.4д пунктир; рис. 14 5,0).
Более строгий учет параметров земли показывает, что при горизонтальной поляризации появляется составляюшая поля антенны вдоль земной поверхности; при вер. тикальной же поляризации максимум излучения приподнимается нац землей. В случае антенн иных типов учет влиянии земли на их направленные свойства произвопится с помощью формул, аналогичных полученным выше. Входное сопротивление и сопротивление излучения симметричного вибратора, расположенного вблизи земной поверхности или металлического экрана, рассчитывают с учетом взаимного влияния между вибратором и его зеркальным изображением. Расчет производится с помошью метода наведенных ЭДС (2) и сводится к отысканюо вносимых сопротивлений в антенну со стороны зеркального источника.
Вносимое сопротивление убывает с увеличением расстояния между антеннами, поэтому при достаточно высоко поднятых антеннах (02(2...3)43 взаимное влияние можно не принимать во внимание. Следует также подчеркнуть, что сопротивление вертикального вибратора в значительно меньшей степени зависит от своего зеркального изображения,чем сопротивление горизонтального вибратора. Несимметричным обычно называют такой вибратор, одно плечо которого по размерам или форме отличается от другого. На практике широкое распространение получили несимметричные вертикальные заземленные вибраторы, представляюшие собой вертикальный по отношению к зеьше илн металлической поверхности провод, к нижнему концу которого присоединена олив из клемм генератора (или приемника) (рис.
14.б,а), Вторая клемма генератора соединяется с землей илн металлическим экраном. Таким образом, земля нли металлическая поверхностьигрпот роль второго плеча внбратора. В случае бортовых антенн ЛА вертикальный вибратор может являться продолжением коаксиальной (рис. 14.б,о! нли полосковой линии. на ллинных и средних волнах (диапазоны нч и сч) земля по своим свойствам является хорошим проводником и ее действие на дН и входное сопротивление иесим. метричного вибратора можно учесть влиянием зеркального изображения с тем же направлением тона равной величины. Следовательно, замена земли зеркальным изображением вибратора сводится к пе реходу от несимметричного вертикального аибратора длинной 1 к симметричному лл" ной 21 (рис. 14.б,е).
Поэтому ДН такого вибратора в вертикальной плоскости выражает ся той же формулой, что и для симметричного вибратора: соз(шып9) — созЫ Е(В) = при 1Я 0,7Л, (1 — соз И) соя О где угол !0 изменяется в прелелах 0 я О < 180' . 202 Рис. 14.6. Вертикальный заземленный вибратор.
а-глроменнвл скача, б- лигаине внбразора коакеныьноа линией, л — вибратор н его зеркальное изобразгение, з — Дн в верзикыьнай нлоекоези лри рамизной юиие Таким образом, ДН несимметричного вибратора в вертикальной плоскости зависит только от отношения 112 грие. 14.б,л), а в горизонтальной плоскости является ненаправленной. При этом максимум излучения направлен вдоль земной поверхности. Если длина несимметричнопз вибратора превышает 0,74 то интенсивность излучения вдоль земли падает, а боковые лепестки возрастают.
В случае антенн коротких и метровых волн гдиапазоны ВЧ н ОВЧ), когда землю нельзя считать илеально проводящей, ток в зеркальном изображении может быть определен с помощью коэффициентов отражения. Расчеты ДН при учете конечной проводимости земли показывают, что максимум излучения направлен под некоторым углом Ве к горизонтальной плоскости и этот угол тем меньше, чем выше проводимость почвы и больше рабочая длина волны.
Так как излучение несимметричного внбратора происходит тольно в одно (верхнее) полупространство (рис. 14.6,е),мощность излучения оказывается в два раза меньшей, чем у соответствующего симметричного вибратора в свободном пространстве с тем же значением тока. Как известно,мощность излучения пропорциональна сопротивлению излучения, поэтому сопротивление излучения несимметричного вертикального вибратора длинной 1 в лва раза меньше, чем у симметричного длиной 21. В случае четвертьволиового несимметричного вибратора (1 = 2/4) 1 73,1 Я = — Я = — ' 36,6 Ом.
Действуюпгая высота несимметричного внбратора Ь также в два раза меньше Ь действующей высотысимметричного вибратораз Ь =П12)Ь, йп3 14.3. Особеяяостя расчета бортовых слабояапрааленяых антенн Слабоиаправленные или ненаправленные бортовые антенны, излучающие в широком секторе углов или во всб окружающее пространство, используются в ралио.
системах связи с самолетами, с неорнентированными в пространстве ЛА, в активной раднолокапнн, радионавигапии и т.д. Требуемая диаграмма направленности в этих случаях должна быть возможно ближе к круговой (при ненаправленном излучении) нли однолепестковой с шириной в десятки и более грааусов (при излучении в заданный сектор пространства). Возникающая в диаграмме направленности изрезанность (оспилляции), которая обычно присуща таким антеннам, является нежеяатеяьной, н максималкно допустимая величина провала в ДН определяется требуемыми характеристиками радиосистемы. Примерная форма ДН антенны ралиомаяка ЛА [8) приведена на рис, 14.7.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
