Читайте также: |
|
МНОГОВИБРАТОРНЫЕ АНТЕННЫ
Симметричный вибратор и другие простейшие антенны обладают слабыми направленными свойствами. Улучшение направленных свойств можно получить применением антенн, состоящих из нескольких вибраторов. Такие антенны могут отличаться взаимным расположением вибраторов в пространстве и системой питания.
Для формирования характеристики направленности с одним главным направлением излучения или приема рассмотрим систему, состоящую из двух вибраторов 1 и 2, удаленных друг от друга на расстояние d=0,25λ, токи в которых равны по амплитуде, но ток вибратора 2 опережает по фазе ток вибратора 1 на 90 градусов. Следовательно, вибратор 2 формирует поле Е2, опережающее по фазе на 90° поле Е1, излучаемое вибратором 1. За время распространения поля Е2 на расстояние d= 0,25 λ, от вибратора 2 до вибратора 1 произойдет отставание по фазе на угол кd=90°. Имевшееся опережение по фазе окажется скомпенсированным и вблизи вибратора 1 поля Е1 и Е2. обоих излучателей будут иметь одинаковые фазы. Таким образом, в направлении вибратора 1 и далее будет распространяться волна с удвоенной напряженностью поля. При распространении волны в направлении вибратора поле Е1 вибратора 1, пройдя путь d= 0,25 λ до вибратора 2, отстанет по фазе на угол kd=90° и окажется в противофазе с полем Е2 вибратора 2. Здесь поля взаимно компенсируются, и излучения в этом направлении не будет. В рассмотренной системе вибратор 2 является рефлектором.
На достаточно большом расстоянии поле, созданное системе из двух вибраторов, можно определить по правилам сложения векторов по теореме косинусов:
Е= √(Е12+Е22+2Е1Е2 cosΨ)= E1√(1+m2 +2m cos φ)
Система из двух вибраторов |
К определению множителя рефлектора в Е (а) и Н (6} плоскостях |
где m= Е1 / Е2 = I2/I1, ψ — сдвиг по фазе между векторами; Е2 и Е1 — модули напряженности электрического поля.
Рассмотрим поле системы из двух вибраторов в меридиональной плоскости на больших расстояниях, для которых справедливы неравенства r>>λ и r>> d. Поле, созданное вибратором в точке А, обозначим через Е1; поле, созданное вибратором 2, по модулю обозначим Е2=тЕ2. Сдвиг по фазе между полями Е1 и Е2 складывается из опережения по фазе тока I2 относительно тока I1 на угол Ф и отставания по фазе на угол k∆r =kd за счет разности хода лучей ∆r Результирующий сдвиг по фазе между векторами Е2 и Е1 в точке А
Ψ=Ф-kd cosφ. Результирующее поле системы из двух вибраторов
E= E1 √(1+m2 +2m cos(Ф-kd cos φ)) (8.1)
Поле, созданное одним вибратором (7.10) E1=(60/ro) ∙ Ia F1(φ, ∆), определяется его характеристикой направленности F1( φ, ∆)= F1( φ). Следовательно, ДН системы из двух вибраторов можно определить из (8.1)
F(φ)= F1(φ). Fр(φ) (8.2)
где Fр(φ) = √(1+m2 +2m cos(Ф-kd cos φ)) - множитель, учитывающий влияние рефлектора.
Для расчета ДН системы, состоящей из двух вибраторов, необходимо множитель характеристики направленности одиночного вибратора в свободном пространстве умножить на множитель системы (в данном случае на множитель, учитывающий влияние рефлектора).
В экваториальной плоскости (плоскость Н) симметричный вибратор имеет равномерное поле излучения во всех направлениях, не зависящее от углов ∆ (рис. 8.2,6), и характеристика направленности определяется только множителем системы — в данном случае множителем, учитывающим влияние рефлектора:
Fр( Δ) = √1+m2 +2m cos(Ф-kd cos ∆)
В системе вибратор — рефлектор величины d и Ф не критичны и могут в некоторых пределах изменяться. Для получения односторонней направленности расстояние между вибраторами выбирают в пределах d=(0,25±0,125)λ и создают опережающий ток по фазе во втором вибраторе (рефлекторе) относительно первого на Ф=90±45°. При малых расстояниях между вибраторами d<0,125λ, направленные свойства системы проявляются слабо. При d>0,5 λ ДН становится многолепестковой.
Сопротивление излучения, а следовательно и входное сопротивление вибратора изменяется, если он работает вблизи других вибраторов. Сопротивление излучения вибратора с учетом влияния соседних Zэ=Z1+Zвн.12+Zвн.13+..., где Z1— собственное сопротивление вибратора; Zвн.12; Zвн13— сопротивления, внесенные из соседних вибраторов. Величина внесенных сопротивлений зависит от взаимного расположения вибраторов и соотношения токов в них:
Zвн12=m[ (Rl2 cos Ф2 -X12 sin Ф2) +(X12 cosФ2+R12 sin Ф2)],
где m=|I2│/│I1|—модуль отношения токов в вибраторах; Ф2-фаза тока второго вибратора относительно рассматриваемого. В случае синфазной равноамплитудной решетки m=1, Ф2=0, Zвн12 = R12 +iX 12.
Дата добавления: 2015-12-08; просмотров: 358 | Нарушение авторских прав