книги / Основы радиотехники и антенны. Антенны

Применим полученную функцию к системе вибраторов А и R (рис. 5.15). В этом случае т == 2, d. = KIA иф = я/2. Следовательно,

Диаграмма направленности, выраженная полученным урав­ нением, имеет форму кардиоиды. На рис. 5.15 кроме этой диаграммы изображены эпюры напряженностей полей антенны А (сплошная

тонкая линия), рефлектора R (пунктирная линия) и веей системы (жирная линия) для четырех направлений: 0 = 0, 90, 180 и 270°.

В направлении 0^= 270° интерференционный множитель равен нулю:

Действительно, в этом направлении поля антенны и рефлектора находятся в противофазе и уничтожаются, так как ток в А отстает по фазе от тока в R на 90°, а за счет разности хода волн d = Л/4 поле антенны запаздывает относительно поля рефлектора еще на такой же угол.

При 0 «= 0° и 0 = 180° отсутствует разность хода волн от вибра­ торов R и А и сохраняется только сдвиг по фазе на 90‘ между их полями, вызванный фазовым сдвигом между токами. Это приводит к увеличению амплитуды напряженности Ет от Еш до 1,41£т :

В направлении от рефлектора к антенне (0 = 90°) отставание по фазе на 90® тока в антенне от тока в рефлекторе компенсируется

143

равным сдвигом по фазе их полей за счет разности хода волн. В ре­ зультате поле антенны в направлении 0 = 90° удваивается под влиянием рефлектора (Ет = 2Е1т):

f9 Ф) = 2 cos (- J -— J- sin 90°) = 2.

Поскольку множитель /р(0) имеет максимум / рт(9) = 2, то его нормированное выражение

Fp(0) ==т!^ =='Н 2 cos ( - г - - r sin6) ] =cos ( т 2— T sin9) • (75)

Рис. 5.15. Диаграмма направленности, обусловленная рефлектором.

Введем этот множитель в выражение (67), заменив в нем пред­ варительно 0 на ф. Тогда получим нормированную функцию на­ правленности синфазной антенны с активным рефлектором в гори­ зонтальной плоскости

При составлении уравнения нормированной диаграммы направ­ ленности антенны в вертикальной плоскости нужно выражение (66)

144

дополнить не только множителем Р^(0), учитывающим влияние рефлектора, но и нормированным множителем sin фН cos 0) =

зонтальных вибраторов:

Здесь h — средняя высота антенны (при ее вычислении следует иметь в виду, что нижний этаж антенны обычно находится над зем­ лей на уровне Х/2).

При пассивном рефлекторе R нужно внести поправки на умень­ шение тока в нем за счет рассеяния полей антенны А. Для получения максимального отражения от такого рефлектора расстояние d при­ ходится выбирать несколько меньшим, чем 0,25X.

Сопротивление излучения антенны. Метод определения мощ­ ности и сопротивления излучения с помощью вектора Пойнтинга оказывается неполноценным для исследования многовибраториых антенн, так как он не дает представления о распределении мощности излучения между отдельными вибраторами.

Здесь на помощь приходит метод наведенных э. д. с., который был предложен независимо Д. А. Рожанским и Л. Бриллюэном, а затем разработан для практического применения И. Г. Кляцкиным и А. А. Пистолькорсом.

Идея этого метода заключается в следующем. Каждый элемен­ тарный участок провода индуктирует э.д.с. на других участках про­ вода, причем между током и э.д.с. любого элементарного участка провода имеется сдвиг по фазе, отличный от 90° (см. рис. 13.22)1}. Составляющая поля Еъ направленная навстречу току /, определяет мощность, излучаемую элементарным участком:

dPs = \ Е2 Idz\,

Составляющая поля Elt сдвинутая по фазе относительно тока на 90°, определяет реактивную мощность, создаваемую данным эле­ ментарным участком:

dPx = \E x Idz\.

Если просуммировать значения dPz и dPx по всему вибратору, то в результате будет получена соответственно активная (излучаемая) и реактивная мощности. Полученные значения мощности, отнесен­ ные к току в пучности, определяют активную и реактивную состав­ ляющие сопротивления антенны.

М Б е л о ц е р к о в с к и й Г Б «Основы радиотехники». Изд-во «Со­ ветское радио», 1968.

торов, расположенных без взаимного сдвига в осевом направлении (а = 0), в зависимости от расстояния b между вибраторами. График построен В. В. Татариновым.

Отрицательные значения активной составляющей взаимного сопротивления, полученные при некоторых значениях 6, указывают на то, что под влиянием одного вибратора уменьшается мощность, излучаемая вторым вибратором.

По мере уменьшения b до нуля связанная система переходит к одиночному вибратору. Согласно приведенным кривым одиночный

что согласуется с графиком рис. 2.16, и реактивную составляющую входного сопротивления Х вх = 42,05 ом. Это индуктивное сопро­ тивление является причиной укорочения вибратора для настройки его в резонанс.

Аналогично определяется входное сопротивление, активная и реактивная мощности отдельных вибраторов многовибраторной антенны. В общем случае при наличии р вибраторов с равными то­ ками входные сопротивления 1, 2, 3,..., р вибраторов соответственно равны:

Первый индекс указывает, в какой вибратор вносится сопро­ тивление, а второй — из какого.

Таким образом, метод наводимых э.д.с. позволяет определить

Пример. Пусть требуется определить сопротивление излучения антен­ ны, состоящей из трех синфазных горизонтальных полуволновых вибрато­

Rl3 = — 4,1 ом (a — X 6 = 0); R\ \ ' = — 4,1 ом (a = 0, 6 = X);

(последние три значения сопротивлений взяты с обратным знаком по сравне­ нию с табличными, так как горизонтальные вибраторы и их зеркальные изображения возбуждаются в противофазе).

Следовательно,

# Е1 — #11 + # 1 2 + # 1 3 + # 1 1 ' 4 - / ? 12' + # 1 3 ' =

= 73,1 + 26,4 — 4,1 — 4,1 — 8,8 — 3,6 = 78,9 ом.

Определим сопротивление излучения второго вибратора:

#Б2 ^ ^ 2 2 + #2 1 + # 2 3 + #21 ' + # 2 2 ' + # 2 3 ' •

с$|см II

-с:

се t

^' V77Z777777777777777777777777777777777,

то

ЯЕ2 = 73,1 + 2 6 ,4 + 2 6 ,4 — 8,8 — 4,1 — 8,8 = 104,2 ом.

Сопротивление излучения третьего вибратора равно сопротивлению излучения первого вибратора в связи с тем, что эти вибраторы симметричны:

# ЕЗ = R y{ = 78,9 ом.

Общее сопротивление излучения антенны

# Е = # Е1 + # Е2 + # ЕЗ = 78,9 + 104,2 + 78,9 = 262 ом.

Схема и конструкция. Конструкция синфазной горизонтальной антенны должна удовлетворять следующим требованиям.

Необходимо обеспечить надежное крепление всей системы виб­ раторов. Вибраторы по возможности должны занимать в пространст­ ве горизонтальное положение (не провисать), а их взаимное располо­ жение должно строго фиксироваться (расстояние между этажами b = XI2 и между центрами вибраторов по горизонтали а = Х/2).

150