Пособие к курсовому проектированию по антенно-фидерным устройствам, страница 2

 

Второй отличительной особенностью «волнового канала», вытекающей из принципа его действия, является значительная сложность настройки антенны, так как настройка одного из элементов влияет на работу всех других, связанных с ним.  Сложность настройки возрастает с увеличением количества элементов. Трудным является и теоретический расчет характеристик антенны, в первую очередь токов в вибраторах. Наиболее полно методика расчета антенн типа «волновой канал» была изложена в лекциях Л.Н. Лошакова, по материалам которых в основном составлена расчетная часть настоящего пособия. В связи с большой сложностью расчетов и сравнительно малой их точностью для антенн типа «волновой канал» большое значение имеет экспериментальная отработка параметров.

В настоящее время в литературе имеется большое количество данных (в основном экспериментальных) по антеннам типа «волновой канал» для отдельных случаев (по числу вибраторов, неэквидистантности их положения, расстоянию между ними). Однако ввиду большого количества параметров, влияющих на форму, ширину диаграммы направленности и на другие характеристики антенны, эти отдельные данные недостаточны для по­лучения обобщенных результатов. Поэтому мы ограничимся изложением довольно простого способа расчета антенны даже при большом количестве элементов и ссылками на литературу с экспериментальными и некоторыми расчетными данными.

1.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОКОВ В ВИБРАТОРАХ АНТЕННЫ

В антенне типа "волновой канал", для того чтобы рассчитать диаграмму направленности, необходимо предварительно определять токи во всех вибраторах. В основу расчета токов положен метод наведенных ЭДС, разработанный советскими учеными Д.А. Рожанским, И.Г. Кляцкиным, А.А. Пистолькорсом и В.В. Татариновым. Последний применил этот метод к расчету антенн с пассивными направляющими элементами.

Задача ставится следующим образом: по заданным геометрическим размерам антенны (длина, диаметр вибраторов, расстояние между ними, количество вибраторов) определяются собственные и взаимные сопротивления  вибраторов (в дальнейшем их также считаем заданными). Требуется найти токи в каждом вибраторе. Совместим центр координат с электрическим центром активного вибратора и примем следующие (рис. 1.1) обозначения:

d_р – расстояние между активным вибратором и рефлектором;

d_д – расстояние между активным вибратором и первым директором и между соседними директорами (для упрощения расчета в дальнейшем будем считать их одинаковыми).

Индексы

n=0 – активный вибратор;

n=1,2,3,…   – директоры;

n=-1 – рефлектор;

N – количество директоров в антенне;

Z_nm=Z_mn – комплексное наведенное сопротивление со стороны m–го вибратора на n–й при равных и синфазных токах (взаимное сопротивление), являющееся функцией расстояния между этими вибраторами;

Z_nn – сопротивление вибратора;

e_n – ЭДС питания n-го вибратора. Для всех вибраторов с индексами n≠0, e_n=0 (пассивные вибраторы);

I_m – ток в вибраторе;

2l – длина вибратора;

λ – длина волны.

Для удобства вычисления токов в вибраторах общая задача разбивается на две: решение системы уравнений для антенны без рефлектора и затем для антенны с рефлектором путем использования найденных токов.

1.2.1. Решение задачи для антенны без рефлектора

При вычислении токов в вибраторах антенны без рефлектора основными допущениями, позволяющими упростить решение, являются:

1) антенна состоит из вибраторов (активный вибратор и директоры), имеющих одинаковую длину 2l , близкую к λ/2;

2) расстояние между вибраторами одинаковое.