Двухэлементная директорная антенна
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
?их полей, определяемых как разностью хода лучей, так и разностью фаз токов в излучателях. Формула для расчета характеристики направленности в меридиональной плоскости двух параллельных вибраторов 1 и 2 , находящихся на расстоянии d друг от друга, питаемых токами и имеет вид:
или
Заметим, что в случае любой вибраторной антенны
Как видно, амплитудная характеристика направленности системы из двух связанных вибраторов определяется двумя множителями. Первый - представляет собой характеристику направленности симметричного вибратора, находящегося в свободном пространстве. Второй - учитывает наличие второго вибратора, он зависит от расстояния d между вибраторами, отношения амплитуд токов в вибраторах q и сдвига фаз токов в вибраторах . Этот множитель называют множителем системы.
Расчет тока в пассивных вибраторах
Пассивные вибраторы широко применяют для создания однонаправленного излучения в качестве рефлекторов и директоров.
Чтобы вибратор играл роль рефлектора или директора, ток в нем должен иметь определенные величину и фазу по отношению к току в активном вибраторе (в идеальном случае при расстоянии между вибраторами d= должны выполняться условия q=1 и ).
Величины q и для пассивного вибратора зависят от расстояния между пассивным и активным вибраторами и от величин активного и реактивного сопротивлений пассивного вибратора. Эти величины можно регулировать, изменяя реактивное сопротивление пассивного вибратора.
Заменим два связанных симметричных вибратора, их которых один пассивный с включением в его середину сопротивлением настройки , эквивалентной схемой, изображённой на рисунке:
Рис. 7
Здесь - напряжение в пучности напряжения вибратора;
и - токи в пучностях токов вибраторов один и два соответственно;
- взаимное сопротивление вибраторов;
- реактивное сопротивление настройки, включённое в пассивный вибратор и отнесённое к пучности тока;
и -собственные сопротивления.
Решая уравнения Кирхгофа для двух контуров получаем выражение для тока:
=-
Так как
, то
Отсюда модуль отношения токов
А также фаза:
Сопротивления отнесены к пучностям тока. Сопротивление настройки пересчитывается (в случае короткого вибратора) ко входу вибратора 2 по формуле
В случае пассивного вибратора q и взаимозависимы. При изменении сопротивления настройки меняются одновременно обе величины. Поэтому добиться одновременно требуемых значений q и для пассивного вибратора невозможно. Пассивный вибратор обычно настраивают так, чтобы получить максимальный коэффициент защитного действия.
Ток в пассивном рефлекторе должен опережать по фазе ток в активном вибраторе. Анализ показывает, что пассивный вибратор играет роль рефлектора в том случае, когда его полное реактивное сопротивление (собственное плюс сопротивление настройки) имеет индуктивный характер. Этот вывод справедлив, если
Ток в пассивном директоре должен отставать по фазе от тока в активном вибраторе. Из анализа следует, что для работы пассивного вибратора в режиме директора при , его полное реактивное сопротивление должно быть отрицательным, т. е. иметь емкостной характер.
Пассивный вибратор настраивается изменением его длины. Чтобы пассивный вибратор работал в качестве рефлектора, его полная длина должна быть несколько больше (входное сопротивление разомкнутой на конце двухпроводной линии, длина которой больше , имеет индуктивный характер). Чтобы пассивный вибратор работал . в качестве директора, его полная длина должна быть несколько меньше . Необходимое удлинение или укорочение определяется расстоянием между вибраторами и их толщиной.
Директорные антенны
Директорные антенны (антенны типа волновой канал) широко используются в диапазоне дециметровых и метровых волн в качестве направленных антенн осевого излучения.
Антенна состоит из одного активного и нескольких пассивных вибраторов, выполняющих функцию отражения и направления, они соответственно называются рефлекторами и директорами. Настройка вибратора на режим работы директора или рефлектора достигается настройкой его длины, которая должна быть больше резонансной длины (близкой длине волны пополам) для получения рефлектора и наоборот соответственно.
Для повышения направленности обычно увеличивают общую длину антенны. Расстояние между активным вибратором и рефлектором обычно берётся равным . Первый директор отстоит от активного вибратора на . Такое же расстояние выбирается между директорами. Иногда для расширения рабочих частот первый директор устанавливается на малом расстоянии . Длина активного вибратора выбирается из условия компенсации реактивной составляющей входного сопротивления (с учётом наведённых сопротивлений). Длина рефлекторов и директоров отличается от длины активного вибратора примерно на в сторону удлинения и укорочения соответственно. Чем толще вибратор, тем большее его укорочение или удлинение требуется для получения заданного сопротивления настройки . При заданном требуемую длину плеча вибратора можно найти по приближенной формуле:
где а-радиус поперечного сечения вибратора; 42,5 Ом-собственное реактивное сопротивление полуволнового вибратора (по методу наведенных ЭДС). Как правило, настройк