КНД полуволнового и четвертьволнового вибраторов

Относительной длинны

Отнесенного к току в пучности, от его

С увеличением l/λ от 0 до 1 сопротивление R_ΣП растет, причем для полуволнового вибратора (l=λ/2) R_ΣП =73,1 Ом, а для волнового (l=λ) R_ΣП =200 Ом. Дальнейшее увеличение l/λ приводит к колебаниям сопротивления излучения, сопровождаемые некоторым увеличением его максимума и минимума.

Такой характер изменения сопротивления излучения объясняется тем, что увеличение длины вибратора связано с увеличением R_ΣП за счет роста элементарных вибраторов, участвующих в излучении электромагнитных волн, а с другой стороны, изменение l/λ (например, от 1 до 1,5) сопровождается появлением участков вибратора со встречным направлением тока, которое и вызывает уменьшение сопротивления излучения. Казалось бы, что с увеличением l/λ от 1,5 до 2 должно произойти дальнейшее уменьшение сопротивления излучения, но этого не происходит, так как в данном случае увеличение разности хода лучей от симметричных участков вибратора создает в определенных направлениях дополнительный сдвиг по фазе между их полями, который способствует усилению результирующего поля и увеличению общей мощности излучения вибратора.

Сопротивление излучения несимметричных вибраторов тоже определяется по рисунку 7.27, но значения, относящиеся к R_ΣП и соответствующие симметричному вибратору, следует делить пополам. Например, четвертьволновый несимметричный вибратор имеет R_ΣП =73,1/2=36,5 Ом.

Зная, что полуволновый вибратор имеет Ом и , по формуле (7.16) находим его КНД

. (7.49)

Полуволновый вибратор как самый короткий из резонансных симметричных вибраторов и не имеющий боковых лепестков в ДН применяется особенно широко.

При равных длине волны и токах на клеммах антенны заземленный вибратор высотой h создает поток мощности излучения в плоскости земли такой же плотности П_m, как и симметричный вибратор длиной l=2h в его экваториальной плоскости, но общая мощность излучения и средний поток мощности П_ср для заземленного вибратора в два раза меньше (излучение происходит в полупространство). Отсюда следует, что коэффициент направленного действии D_o=П_m/П_ср для заземленного вибратора в два раза больше, чем для симметричного. Например, четвертьволновый заземленный вибратор имеет D_о=2∙1,64=3,28.

Увеличение длины l симметричного вибратора сопровождается
обострением главного лепестка диаграммы направленности (ДН), и
это происходит благодаря увеличению числа диполей Герца, составляющих симметричный вибратор. Однако КНД его повышается, пока
l не превышает 1,2λ; при l > 1,2λ участки вибратора со встречным
направлением тока усиливают боковые лепестки ДН настолько, что
КНД снижается.

Поэтому, когда требуется получить высокий КНД, вместо одиночного вибратора используют систему излучателей. Системность такой
антенны выражается в определенных пространственном расположении излучателей и амплитудно-фазовом распределении токов (полей) в них.

Для системы излучателей справедлива теорема перемножения функций (диаграмм) направленности, основанная на эквивалентности линейной решетки (системы) одинаковых излучателей одному излучателю, фазовый центр которого расположен в средней точке 0 системы, а функция направленности f(θ) равна произведению функции направленности одиночного излучателя f₁(θ) на множитель решетки f_р(θ) (системы f_с(θ)).

f(θ) = f₁(θ) f_p(θ), (7.51)

При линейных размерах системы значительно превышающих длину волны λ, или, что то же самое, при большом числе N излучателей направленное действие системы, обусловленное интерференцией полей всех ее элементов, намного превышает направленность одиночного элемента, которая обычно невелика.

Для системы излучателей из двух горизонтальных вибраторов А, R, фазовые центры которых разнесены на расстояние d = λ/4 (рисунок 7.28), а ток вибратора R опережает по фазе 90⁰ ток вибратора А, диаграмма направленности имеет форму кардиоиды.

Рисунок 7.28 – ДН, обусловленная рефлектором, и эпюры напряженностей

Дата добавления: 2017-02-01