Логопериодические вибраторные антенны: Учебное пособие, страница 10

Элементы структуры (вибраторы) возбуждаются противофазно симметричным распределительным фидером, начиная с самого короткого вибратора. Питание можно подводить либо непосредственно симметричным фидером к вершине антенны (рис. 1.2а), либо коаксиальным кабелем, проложенным внутри одного из проводников симметричного распределительного фидера (рис. 1.2б). Центральная жила кабеля при этом должна быть присоединена ко второму проводнику симметричной линии.

Рис. 1.2. Схема возбуждения ЛПВА: а) симметричное возбуждение,

б) возбуждение коаксиальным кабелем

В этом случае двухпроводная линия одновременно играет роль симметрирующего трансформатора. Распределительный фидер обычно закорочен за первым, самым длинным вибратором на расстоянии  от вибратора. Короткозамыкатель увеличивает прочность антенны, а расстояние  выбрано, скорее всего, из того соображения, что входное сопротивление такого закороченного отрезка получается индуктивным и численно равным волновому сопротивлению распределительного фидера, то есть  (где i – мнимая единица,  – волновое сопротивление распределительного фидера). Кроме того, короткозамыкатель обеспечивает грозозащиту антенны, так как все вибраторы по постоянному току оказываются поключёнными к экрану (к земле).

По терминологии Кэррела, вибраторы, ток в которых равен или превышает уровень –10дБ по отношению к максимальному току, образуют активную область. При уменьшении частоты излучаемого сигнала, активная область перемещается в сторону более длинных вибраторов, при повышении частоты – в сторону более коротких. В самой активной области амплитуды тока в вибраторах, начиная от самого короткого, сначала плавно возрастают, а затем также плавно спадают. Вибраторы активной области находятся в неравных условиях, по отношению к сигналу в распределительном фидере. Самый большой сигнал подводится к самому короткому вибратору и несмотря на заметное отличие его резонансной частоты от частоты сигнала небольшой ток в этом вибраторе возбуждается. Резонансная частота следующего вибратора ближе к частоте сигнала, но к нему подводится ослабленный сигнал, так как часть энергии уже отобрана предыдущим коротким вибратором и так далее. Поэтому ток в вибраторах активной области сначала возрастает за счёт приближения резонансной частоты вибраторов к частоте сигнала, а затем спадает – хотя резонансная частота вибраторов становится ещё ближе к частоте сигнала, но основная часть подводимой энергии отобрана из фидера и уже излучилась.

В пределах рабочего диапазона частот максимум излучения направлен вдоль оси антенны в сторону более коротких вибраторов.

Максимум излучения в многовибраторной антенне получается в том направлении, где поля от всех вибраторов приходят в одной фазе (то есть сдвиг фаз между полями отдельных вибраторов равен нулю или , где ). Набег фаз между полями двух соседних вибраторов в активной области ЛПВА в осевом направлении складывается из нескольких составляющих. Во-первых, это сдвиги фаз между напряжениями, подводимыми к вибраторам, и токами в вибраторах – входное сопротивление более короткого вибратора имеет более ёмкостной характер, чем у следующего, более длинного вибратора. Поэтому ток (а, следовательно, и излучаемое им поле) в более коротком вибраторе будет несколько опережать по фазе ток в более длинном вибраторе на некоторую величину . Пока волна пройдёт расстояние по распределительному фидеру от короткого вибратора до следующего, появится дополнительный сдвиг фаз . Противофазное возбуждение соседних вибраторов вносит свой фазовый сдвиг . Волна, излучаемая более длинным вибратором, за время прохождения расстояния от него до самого короткого также получит дополнительный фазовый сдвиг . Сумма всех этих фазовых сдвигов  у ЛПВА в осевом направлении близка к , что и обеспечивает максимум излучения вдоль оси антенны в сторону коротких вибраторов.