Двухэлементная директорная антенна
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
ричного вибратора , то в направлении, перпендикулярном его оси, то есть в экваториальной плоскости, поля всех элементарных вибраторов максимальны, синфазны и складываются арифметически. Поэтому поле в данном направлении максимально, и ДН состоит из двух главных лепестков (смотрите рисунок 3):
Рис. 3
Нормированная характеристика направленности симметричного вибратора имеет вид:
Рис. 4
Диаграмма направленности (ДН) элементарного вибратора в полярной системе координат в его меридиональной плоскости (пл. уог или xoz на рисунке) показана на рисунке a; она представляет собой правильную восьмерку. Диаграмма направленности в экваториальной плоскости (пл. уох) показана на рисунке b данном случае меридиональная плоскость является плоскостью вектора Е (этот вектор лежит в этой плоскости), а экваториальная плоскость может быть названа плоскостью вектора Н.
Рис. 5
Для расчёта сопротивления излучения пользуемся следующим алгоритмом:
Мощность излучения симметричного вибратора можно представить в виде:
где /п и /о - амплитуды тока соответственно в пучности тока и в точках питания; - сопротивления излучения, отнесенные соответственно к /п или к /0.
После математических преобразований, подстановки дополнительных формул для мощности, сделав соответствующие замены, выразили формулу для и получили таблицу, куда свели результаты расчётов и построили график:
Рис. 6
Так как ДН вибратора есть функция то, следовательно, сопротивление излучения зависит только от ДН вибратора. Такой результат получается потому, что при выводе формулы для сопротивления исходили из синусоидального распределения тока по вибратору, что справедливо только для очень тонких вибраторов. Однако результаты расчетов по этой формуле хорошо совпадают с экспериментальными данными. Это объясняется тем, что ток в пучности сравнительно слабо зависит от толщины вибратора. Для полуволнового вибратора (=0,25)
= 73,1 Ом.
Коэффициент направленного действия симметричного вибратора можно определить по следующей формуле:
Для нашего полуволнового вибратора коэффициент направленного действия равен 1.64 (у элементарного вибратора он равен 1.5)
Для любой вибраторной антенны КНД в главном направлении можно рассчитать по аналогичной формуле:
При нахождении входного сопротивления симметричного вибратора учитывают следующий момент, связанный с преобразованием мощностей:
Мощности, излученной вибратором (или любой антенной), соответствует активное сопротивление излучения . Часть мощности, подведенной к вибратору, теряется в самом вибраторе (нагревание проводов), в изоляторах и в окружающих антенну предметах. Этой мощности соответствует сопротивление потерь . Кроме излученного есть колеблющееся вблизи антенны и связанное с ней электромагнитное поле, которому соответствует реактивная мощность. Эта мощность то отдается генератором, переходя в ближнее поле антенны, то возвращается к нему. Реактивной мощности соответствует реактивное сопротивление антенны .
Таким образом, включенный в антенну генератор нагружен на комплексное сопротивление - входное сопротивление антенны. Входное сопротивление симметричного вибратора (а также других проволочных антенн) равно отношению напряжения на зажимах вибратора (точки питания) к току в точках питания:
В результате расчетов получены графики, приведенные на рисунке, из которых видно, что реальная и мнимая часть сопротивления симметричного вибратора зависят от его относительной длины и радиуса . При некоторых значениях Хвх=0, т. е. наблюдается резонанс. Так, вблизи значений , несколько меньших (2N+ 1)/4, где N=0, 1, 2,... (вибратор питается вблизи пучности тока), симметричный вибратор ведет себя подобно последовательному колебательному контуру (резонанс напряжений). При этом в случае очень тонких вибраторов (<) = и практически не зависит от величины (т. е. от волнового сопротивления вибратора ). Заметим, что при изменении от нуля до = полуволнового вибратора изменяется от 73,1 до 94,8 Ом.
При питании вибратора в узле тока (=0,5) или в общем случае при =N/2 для очень тонкого вибратора имеет место резонанс токов (параллельный резонанс). При этом велико. По мере утолщения вибратора его резонансная длина постепенно уменьшается. Обычно длину плеча вибратора выбирают так, чтобы Хвх=0, т. е. берут несколько меньше 0,25 (резонанс напряжений) или существенно меньше 0,5 (при резонансе токов).
антенна симметричный вибратор ток
Система из двух связных вибраторов. Направленные свойства
Одиночные вибраторы применяют только в том случае, когда требуется ненаправленное или почти ненаправленное излучение. Если необходимо получить однонаправленное излучение или узкие ДН, используют антенны, состоящие из двух или нескольких вибраторов, расположенных на небольшом расстоянии (меньше длины волны) друг от друга. Такие вибраторы заметно влияют друг на друга, поэтому их называют связанными. Взаимодействие связанных вибраторов аналогично взаимодействию связанных колебательных контуров с сосредоточенными постоянными. Поле одного вибратора наводит в другом некоторую ЭДС, что эквивалентно изменению входного сопротивления вибратора. Поле, создаваемое системой вибраторов, является результатом сложения полей, создаваемых отдельными вибраторами, с учетом фаз э?/p>