книги / Основы радиотехники и антенны. Антенны

Как показано на рис. 5.19, б, напряжение на проподах линии 9 при переходе с одного этажа на другой меняется по фазе на 180° (Ъ = XI2), но так как вибраторы должны питаться синфазно, то одноименные вибраторы соседних этажей подключаются к противо­ положным проводам линии питания. Для облегчения согласования антенной системы длина участков фидера от сечений 1—2, 3 —4 до сечения 5—6 (рис. 5.19, а) должна быть одинаковой и кратной XI2. Согласование основного фидера с антенной производится индуктив­ ным шлейфом 18.

Основой для крепления антенны являются свободно стоящие металлические башни или деревянные мачты с оттяжками (рис. 5.19, 5.20). Вибраторы каждого этажа механически соединяются между

собой изоляторами 10, 11, причем изоляторы 10 имеют специальную (крестообразную) форму, позволяющую фиксировать взаимное расположение проводов линии 9 и получить перекрещивание в схеме питания для синфазного возбуждения вибраторов. Крайние вибра­ торы каждого этажа соединяются со стальными тросами 12, которые через блоки 14 создают натяжение соответствующего ряда вибра­ торов.

В многовибраторных антеннах этого обычно недостаточно, чтобы исключить провисание горизонтальных проводов. В таких случаях конструкцию дополняют верхним стальным тросом 15, называемым леером, к которому через вертикальные тросы 13 подвешиваются ли­ нии питания 9. Снизу эти линии прикрепляются к тросам 16, которые так же как тросы 12, натягиваются через блоки.

Для компенсации емкости изоляторов между вибраторами по­ следние дополнительно укорачивают. Обычно длина вибратора мень­ ше половины длины волны на 3—8%.

Вибраторы и линии питания должны быть тщательно изолиро­ ваны от тросов. Кроме того, тросы необходимо разбить на небольшие участки, чтобы исключить паразитный резонанс. Для этого предназ­ начены изоляторы 17.

Таким образом,многовибраторная антенна конструктивно пред­ ставляет жесткую систему. Аналогично выполняется решетка виб­ раторов рефлектора (не показана на рис. 5.20). Она расположена параллельно решетке антенны на расстоянии (0,2—0,25)Х, от нее. Обычно рефлектор пассивный и настраивается индуктивными шлей­ фами до получения минимума обратного излучения и приема.

Основные электрические показатели. Поскольку сопротивление излучения многовибраторных антенн велико (от сотен до нескольких тысяч ом), к.п.д. этих антенн высокий (не Щ1же95%) и приближается к 100%. Входное сопротивление антенн СГ, как показано в прило­ жении IV, равно

7 2

RBKA

ZBA

« еа ’

где ZBA—волновое сопротивление вибратора;

R zа—сопротивление излучения всей антенны.

Пример. Определить входное сопротивление антенны СГ -§-Р«

Судя по табл. 5.2, для данной антенны /?ЕА==4359 ом. Полагая далее, что ZBA = 1000 ож, находим входное сопротивление антенны

10002

R BXA — Там" = 229,4 ом.

Обычно питание антенны производится двухпроводным фидером с волновым сопротивлением ZBO = 600 ом.

Входное сопротивление антенны, как видно из примера, отли­ чается от волнового сопротивления основного фидера, а поэтому для создания режима бегущих волн в фидере (от генератора до се­

в горизонтальной плоскости (2ф') и в вертикальной плоскости (20'), углы наклона главного максимума диаграммы 6маКс и диапазон использования синфазных горизонтальных антенн ДА. Таблица составлена согласно ГОСТ 6255-52. Данные таблицы подтверждают следующее:

—с увеличением числа вибраторов сопротивление излучения антенны значительно увеличивается;

—с увеличением числа вибраторов, а следовательно, и пло­ щади антенны увеличиваются коэффициенты направленного дейст­ вия и усиления;

—ширина угла диаграммы направленности антенны в вер­ тикальной плоскости 20' и угол наклона максимального луча 6МЯКС зависят от числа этажей п и не зависят от числа вибраторов р в эта­

же;

— ширина угла диаграммы направленности антенны в гори­ зонтальной плоскости 2ср' определяется числом вибраторов р в эта­ же и не зависит от числа этажей п.

Влияние земли на диаграмму направленности горизонтальной синфазной антенны таково, что коэффициент направленного дей­ ствия D увеличивается в 2 (при большом числе этажей) и даже в 3,5 раза (для одноэтажной антенны). Если бы земля обладала идеальной проводимостью, то коэффициент направленного действия, как и мощ­ ность излучения, увеличился бы в 4 раза. В табл. 5.2 приведены значения D с учетом влияния земли.

Рабочий диапазон синфазной антенны очень узкий. С отклоне­ нием частоты от резонансной происходит расстройка каждого вибра­ тора вследствие изменения его электрической длины, нарушается работа рефлектора из-за изменения отношения расстояния между антенной и рефлектором к длине волны и, наконец, нарушается нормальное распределение напряжения в питающем фидере из-за изменения электрической длины его участков между вибраторами. Все это приводит к резкому искажению диаграммы направленности антенны и уменьшению к.п.д. питающей линии. По мере увеличения числа этажей в антенне границы допустимого отклонения рабочей длины волны от номинальной А0 все более сокращаются и достигают

± 5% .Резонансные свойства и трудности фазирования синфазных го­ ризонтальных антенн значительно ограничивают область их приме­ нения.

33! Расширение рабочего диапазона волн антенн СГ

Для расширения рабочего диапазона волн антенн СГ были соз даны антенны кратных волн и синфазные диапазонные антенны.

Антенна кратных волн, предложенная С. И. Надененко, отно­

сится к группе остронаправленных. Она обозначается КГ ~ Р

и так же, как антенна СГ ~ Р состоит из п этажей, в каждом

из которых имеется р горизонтальных вибраторов, возбуждаемых синфазно.

Если в антенне СГ пути тока от магистрального (основного) фи­ дера только до каждой секции равны между собой, то в антенне

КГ соблюдается равенство участков фидера от общих точек развет­ вления а, Ь (рис.5.21) вплоть до каждого вибратора. Благодаря этому все вибраторы независимо от длины волны возбуждаются синфазно, тогда как в антенне СГ при отклонении частоты от номинальной на­ рушается нормальное распределение тока в линии питания секции и, как следствие, синфазное возбуждение вибраторов.

Имея в виду, что симметричный вибратор сохраняет направлен­ ные свойства в сравнительно широком диапазоне волн, можно син­ фазную антенну, предложенную С. И. Надененко, использовать как диапазонную, если обеспечить согласование антенны и фидера во всем диапазоне волн. Такое согласование сначала удалось получить только для двух кратных волн и из которых одна (A x) использовалась в качестве дневной волны, а другая (A-.J — ночной. Отсюда и название — антенна кратных волн. В дальнейшем были предложены схемы настройки антенны на две произвольные волны в пределах рабочего диапазона вибратора.

Основными недостатками антенны кратных волн являются воз­ можность одновременной настройки только на две волны, услож­ нения конструкции антенны за счет специфической схемы питания

ирефлектором 0,3 Х0.

Вглавном фидере благодаря принятым мерам коэффициент

бегущей волны превышает 0,5 в диапазоне (0,9 -f- 1,7) Л0 и 0,3 в диапазоне (0,7 ч- 1,9) Х0.

34. Ромбические антенны

Ромбические антенны относятся к группе широкодиапазонных остронаправлеиных антенн. Напомним, что для построения такой антенны необходимо разрешить две задачи: обеспечить без перестрой­ ки согласование элементов антенно-фидерной системы во всем диапа­ зоне волн, сохранить при изменении длины волны постоянным

направление максимального действия антенны, а если можно, то и всю диаграмму направленности. Для этого наиболее подходящим режимом антенной системы является режим бегущих волн. Ромби­ ческие антенны работают с бегущей волной тока, благодаря чему их входное сопротивление остается постоянным и активным во всем рабочем диапазоне волн.

Изображенная на рис. 5.23 антенна состоит из четырех гори­ зонтальных проводов /, 2, 3, 4, образующих стороны ромба. Ге­ нератор подключается к началу проводов 1 и 3 при помощи фидера, волновое сопротивление которого равно волновому сопротивлению антенны:

2Вф = 2ва = (600 -i- 700) ом