Характеристики й параметри лінійного симетричного вібратора

Лекція 8. Вібраторні антени

Симетричним вібратором називається прямолінійний провід або металевий стрижень, розділений на дві рівні частини із живленням посередині (рис. 3.1). Довжина кожного плеча дорівнює загальна довжина вібратора дорівнює Точки АА - клеми антени. Відстань АА мала в порівнянні з розмірами плечей, тому нею знехтують. Симетричний вібратор звичайно є елементом складних антен і застосовується в радіолокації в діапазоні метрових, дециметрових і сантиметрових хвиль.

У симетричному вібраторі спів розмірно з довжиною хвилі тому на відміну від елементарного вібратора (розділ 2.2) розподіл струму по його довжині нерівномірний. Він розраховується за допомогою теорії довгих ліній по методу Шулейкіна, що запропонував звести плечі вібратора, одержавши довгу розімкнуту на кінці лінію, визначити розподіл струму в ній, а потім розвести плечі в попереднє положення (рис. 3.2). У результаті амплітуда струму уздовж вібратора розподілена за синусоїдальним законом і на його кінцях має вузли.

Рис. 3.2

У симетричних точках вібратора струм однаковий по величині й напрямку. Закон розподілу струму виражається в такий спосіб:

(3.1)

де - амплітуда струму в пучності; х - координата точки вібратора;

Відомий закон розподілу струму дозволяє за допомогою правила Бонч-Бруевича розрахувати діаграму спрямованості симетричного вібратора:

(3.2)

де - хвильове число.

Діаграми спрямованості при різній довжині вібратора показані на рис. 3.3.

Рис. 3.3

З наведених ДС видно, що при довжині вібратора бічні пелюстки відсутні, а максимум діаграми спрямованості збігається з нормаллю до осі антени. При з'являються бічні пелюстки, рівень яких зростає в міру збільшення довжини вібратора. У магнітній площині симетричний вібратор випромінює неспрямовано:

На практиці найбільше застосування знаходять напівхвильові вібратори: . Для них і вираз (3.2) перетвориться до вигляду:

(3.3)

Параметри напівхвильового вібратора мають фіксовані значення й рівні:

Одним з важливих параметрів вібратора є його вхідний опір де - комплексні амплітуди напруги й токи на клемах антени. Вхідний опір симетричного вібратора має комплексний характер:

(3.4)

Активна частина вхідного опору складається з опору випромінювання й опору втрат у провіднику вібратора:

(3.5)

У діапазоні НВЧ і можна вважати Величина опору випромінювання залежить від відносної довжини вібратора. Ця залежність представляється графіком Баллентайна-Кляцкіна (рис. 3.4). Для напівхвильового вібратора

Рис. 3.4

Величина реактивного опору залежить від хвильових розмірів і товщини вібратора й визначається по формулах:

(3.6)

де - хвильовий опір антени, - радіус проводу вібратора.

Для напівхвильового вібратора й

Отже, вхідний опір напівхвильового вібратора

(3.7)

Оскільки уявна частина виразу (3.7) має знак "+", те реактивність носить індуктивний характер. Щоб погодити антену з фідером, необхідно реактивну частину вхідного опору зробити рівної нулю. Відповідно до виразу (3.6) якщо Підбираючи величину можна компенсувати реактивність Х_вх, тобто настроїти вібратор у резонанс. Для цього його по обидва боки треба вкоротити на величину

(3.8)

Якщо вібратор укоротити ще більше, ті його опір стане ємнісним.

Дата добавления: 2014-01-07