Функция направленности симметричного вибратора

Симметричных вибраторов

Длине разомкнутых линий и соответствующих

Распределение токов и зарядов в симметричном вибраторе

Симметричный и несимметричный вибраторы

Антенны

Cимметричным вибратором называется два прямолинейных провода, в симметричных точках которых токи равны и совпадают по направлению и фазе.

Для исследования симметричного вибратора, прежде
всего, необходимо знать закон распределения тока в нем. В инженерной практике эту задачу решают исходя из аналогии вибратора с двухпроводной линией, т.е. симметричный вибратор получают развертыванием на 90⁰ проводов разомкнутых двухпроводных длинных линий (рисунок 7.13)[2].

Рисунок 7.13 – Распределение действующих значений тока I и заряда q по

Это не нарушает закон стоячих волн в распределении токов и зарядов вдоль проводов. Тогда в симметричных сечениях вибратора любой длины заряды численно равны и противоположны по знаку, а токи равны по величине и совпадают по фазе.

Если вдоль вибратора укладывается целое число полуволн р, то длина антенны l = р λ/2.

Реальный симметричный вибратор отличается от диполя Герца неравномерным распределением тока. Однако, теория диполя Герца позволяет выявить свойства симметричного и любого другого линейного вибратора, если последний представить состоящим из бесконечно большого числа элементарных вибраторов (диполей Герца). Схема исследования такова:

рассматриваемый вибратор мысленно разбивается на элементарные вибраторы;

поля элементарных вибраторов суммируются с учетом амплитудного и фазового распределении токов в рассматриваемом вибраторе и разности хода лучей oт элементарных вибраторов к данной точке пространства;

в полученном выражении для результирующего поля выявляются амплитуда, фаза и множитель, определяющий зависимость амплитуды и фазы от направления, т. е. функция направленности;

функция направленности нормируется (если это требуется) и представляется в виде ДН.

В соответствии со схемой исследования выражение для мгновенного значения результирующего поля в точке наблюдения можно представить в виде [2]

, (7.28)

где I_mm – амплитуда тока в пучности;

β = 2π/λ – коэффициент фазы (волновое число).

sin(ωt – βr) – множитель, указывающий на то, что симметричный вибратор излучает бегущие волны (в этом множителе фазовый угол ωt – βr зависит от расстояния r между средней точкой вибратора (фазовым центром) и точкой наблюдения и не зависит от угловых координат.

Первые два множителя выражения (7.28) определяют амплитуду напряженности электрического поля в направлении угла θ и являются характеристикой направленности вибратора.

. (7.29)

Функция направленности вибратора определяется выражением[2]

(7.30)

Таким образом, вследствие интерференции полей элементарных вибраторов амплитуда напряженности поля симметричного вибратора изменяется в меридиональной плоскости.

Обратно пропорциональная зависимость амплитуды поля E_m от расстояния r – еще один признак того, что симметричный вибратор, как и диполь Герца, излучает сферические волны.

Отсутствие в функции направленности угла φ указывает на то, что симметричный вибратор, подобно диполю Герца, не обладает направленными свойствами в экваториальной плоскости.

Выражения для нормированных ДН F(θ) получаем делением функции f(θ) на ее максимум f_m(θ).

1. Для полуволнового вибратора (l =λ/2, p =1, рисунок 7.15, а) нормированная и ненормированная функции направленности одинаковые, так как f _m(θ)= f (90º)=1:

. (7.31)

Диаграмма направленности полуволнового вибратора весьма незначительно отличается от ДН диполя Герца (штриховая линия на рисунке 7.15, а), и потому для симметричных вибраторов, длина которых не превышает λ/2, можно пользоваться более простым выражением: F (θ) = sin θ. В экваториальной плоскости таких вибраторов (θ=90⁰) разность хода лучей от симметричных пар элементарных вибраторов (участков) равна нулю, вследствие чего излучение в этой плоскости максимально F_m(θ)=1 и согласно (7.29) амплитуда

.

В направлении своей оси все элементарные вибраторы, а, следовательно, и весь полуволновый вибратор энергии не излучает.

Рисунок 7.15 – Нормированные ДН в меридиональной плоскости

Дата добавления: 2017-02-01