Пособие к курсовому проектированию по антенно-фидерным устройствам

Министерство образования Российской Федерации

Рыбинская государственная авиационная

технологическая академия имени П.А. Соловьева

Дисциплина: «Техническая электродинамика»

Пособие к курсовому проектированию по антенно–фидерным устройствам

Рыбинск – 2009

1. АНТЕННЫ ТИПА «ВОЛНОВОЙ КАНАЛ»

1.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Антенна типа «волновой канал», иначе называемая директорной, относится к. классу антенн бегущей волны. Бегущая волна, распространяющаяся вдоль оси Z антенны (рис. 1.1), формируется системой симметричных пассивных вибраторов–директоров (1, 2, 3, 4), образующих линию с замедленной волной, замедление которой близко к единице. Бегущая волна возбуждается в линии с помощью возбудителя, состоящего из симметричного активного вибратора 0, к которому подводится питание от генератора, и пассивного симметричного вибратора–рефлектора (-1), отражающего волну в сторону директоров. Все вибраторы параллельны друг другу и расположены в одной плоскости симметрично относительно продольной оси Z, , вдоль которой распространяется волна.

Как и во всякой антенне бегущей волны, ширина диаграммы направленности слабо зависит от длины антенны, т.е. от количества директоров, поэтому их количество, как правило, не превышает десяти. Для отражения волны в сторону директоров достаточно одного рефлектора. Для формирования бегущей волны требуется определенная настройка всех вибраторов антенны в зависимости от длины волны и расстояния между вибраторами. Поэтому антенна типа «волновой канал» является сравнительно узкополосной, и ее полоса пропускания составляет несколько процентов.

Длина вибраторов в антенне близка к половине длины волны, что определяет ее рабочий диапазон волн – границу метрового и дециметрового диапазонов. Назначением антенны типа «волновой канал» является формирование диаграммы направленности шириной в обеих плоскостях не менее 15–20⁰. У этих антенн, как у всех антенн бегущей волны, диаграмма направленности в осевом направлении формируется продольным, а не поперечным размером, что определяет их область применения. Антенны типа «волновой канал» широко используются в качестве приемных телевизионных антенн и антенн радиолокационных станций как самостоятельно, так и в качестве элементов решеток и облучателей зеркальных антенн.

Отличительной особенностью этих антенн является небольшое активное входное сопротивление активного вибратора, уменьшенное за счет влияния пассивных вибраторов до 20÷30 Ом, в то время как одиночный полуволновый вибратор имеет активное сопротивление около 73 Ом. Это вызывает известные трудности в согласования антенны со стандартными фидерными линиями.

Для успешного формирования бегущей волны и диаграммы направленности амплитуды токов во всех вибраторах антенны должны быть примерно одинаковы. Токи в директорах по мере удаления от активного вибратора должны запаздывать по фазе на все большую величину по сравнению с фазой тока в активном вибраторе в соответствии с запаздыванием фазы волны, бегущей вдоль антенны. Для этого нужно, чтобы входное сопротивление директоров носило емкостный характер, а длина их была меньше половины длины волны. Для ослабления поля, излученного активным вибратором в сторону рефлектора, ток в рефлекторе должен опережать по фазе ток в активном вибраторе. Поэтому входное сопротивление рефлектора должно носить индуктивный характер, а длина рефлектора – быть больше половины длины волны. Подбор расстояния между директорами, которое обычно составляет (0,15÷0,25)λ, расстояния между рефлектором и активным вибратором, составляющего (0,1÷0,35)λ , и соответствующая настройка вибраторов подбором их длины позволяют удовлетворить изложенные выше требования.