Особенности определения поля излучения линейных антенн

Типы линейных антенн

УЧЕБНЫЕ ВОПРОСЫ

ЛЕКЦИЯ № 15. Основы теории линейных антенн

1. Типы линейных антенн.

2. Особенности определения поля излучения линейных антенн.

3. Направленные свойства линейных антенн в режиме бегущей и стоячей волн тока.

Линейной антенной называется антенна, представляющая собой проводник, с переменным ВЧ током, поперечный размер проводника много меньше длины волны. Многие антенны, особенно СВ, КВ и УКВ диапазонов представляют собой конструкции, состоящие из определенным образом расположенных в прост­ранст­ве отрезков проводников. Возбуждение таких антенн и создание поля излучения (наряду с реактивными полями антенны) производится под воздействием тока, про­текающего в антенне.

Классификация линейных антенн.

Линейные антенны классифицируются по следующим признакам:

по режиму тока в проводнике:

- с режимом бегущей волны тока;

- с режимом стоячей волны тока;

по типу:

вибраторные;

рамочные;

щелевые;

V- образные;

l - образные.

На основании принципа суперпозиции поле излучения линейной антенны мо­жет быть найдено суммированием полей, созданных токами, протекающими по всем отрезкам проводов, образующих антенну. Тогда антенна может быть пред­став­лена в виде непрерывной линейной антенной решетки, теория которой позво­ля­ет рассчитать поле излучения.

Таким образом, задача нахождения поля излучения линейной антенной рас­па­дается на два этапа, как это показано на рисунке:

На первом этапе по известному типу антенны, ее геометрическим параметрам и способу возбуждения определяют распределение тока по антенне. На втором – рас­считывают радиотехнические характеристики и параметры роля излучения по известному распределению тока.

Поле, излученное идеальным проводником, должно удовлетворять уравне­ниям Максвелла:

. (1)

При этом проводник, возбуждаемый источником ЭДС, имеет такое распределение токов на поверхности, что выполняется идеальное граничное условие о равенстве нулю тангенциальной составляющей напряженности электрического поля на по­верх­ности проводника: Е_t =0. Для тонких проводников конечной толщины рас­пре­деление тока вдоль проводника может быть найдено из граничного усло­вия, при этом неизвестная функция распределения тока находится под знаком интеграла. Такое уравнение называется интегральным, причем, как правило, ана­литического его решения в большинстве случаев не имеется. Однако, если по­верх­ность проводника близка к координатной поверхности какой-либо системы координат, то можно получить приближенное решение интегрального уравнения в виде сходящегося степенного ряда. Необходимое количество членов ряда, кото­рые нужно учитывать тем больше, чем больше толщина проводника. К таким по­верхностям относятся сильно вытянутые сфероиды, или цилиндры. Так в резуль­та­те решения интегральных уравнений было установлено, что для тонких линей-ных антенн, работающих в режиме бегущих волн, закон распределения ампли­ту­ды тока вдоль проводника приближенно можно считать постоянным, а фазы – ли­нейным, с постоянным отставанием фазы по антенне, что обусловлено фазовой ско­ростью распространения ЭМВ вдоль антенны. Для тонких линейных антенн, работающих в режиме стоячих волн, закон распределения амплитуды тока вдоль проводника можно считать синусоидальным с узлом тока на конце антенны. При этом получающиеся результаты вполне удовлетворяют требованиям, предъявля­е­мым к инженерным расчетам.

Дата добавления: 2014-01-15