Логопериодические вибраторные антенны: Учебное пособие, страница 30

Для получения полной информации о поведении антенны в рабочей полосе частот необходимы частотные характеристики (ЧХ) основных числовых параметров антенны – КСВ(f) и КНД(f). В некоторых случаях полезно иметь ЧХ Z_вх(f).

Для построения ЧХ необходимо изменять текущую частоту (частотный коэффициент F). При этом будут изменяться все электрические размеры ЛПВА и для каждой частоты необходимо полностью повторять все расчёты.

Однако есть два параметра, оказывающих заметное влияние на характеристики ЛПВА. Это – ещё не рассмотренный корректирующий множитель волнового сопротивления распределительного фидера kw и корректирующий множитель dl, позволяющий изменять расстояние между первым вибратором и короткозамыкателем. Изменение этих множителей на текущей частоте не требует пересчёта всей антенны.

Поэтому алгоритм расчёта ЧХ построим следующим образом – сначала рассчитаем и запомним для каждой точки ЧХ результаты, не зависящие от kw и dl. Затем будем подставлять конкретные значения kw и dl и получать ЧХ. Не зависит от kw и dl массив чисел первого члена правой части . Функция для расчёта массива  (1.40) в каждой точке ЧХ (синусоидальное приближение) выглядит следующим образом

.   {2.34}

Аргументы функции {2.34} понятны из названий. Функция {2.34} отличается от аналогичной функции {2.12} тем, что в начале функции добавлено 4 строки, в которых вычисляются все необходимые величины, зависящие от текущей частоты. Функция {2.34} выдаёт двухмерный массив A на каждой точке ЧХ.

При расчёте ЧХ Z_вх, КНД и КСВ необходимо вновь рассчитывать величины, которые определяются в первых 3 строках {2.34}. Поэтому удобно построить вспомогательную функцию для их расчёта

.                       {2.35}

Для расчёта ЧХ Z_вх, КНД и КСВ можно построить отдельные функции. Но все они при работе должны рассчитывать Z_вх, так как этот параметр необходим для расчёта КСВ и КНД. Поэтому удобнее построить одну функцию, которая будет рассчитывать все три величины одновременно. В результате имеем

.           {2.36}

Результатом функции является массив из трёх элементов – Z_вх, КНД и КСВ.

Для оценки параметров антенны в полосе частот полезно иметь усреднённые параметры – средний КНД и средний КСВ. Особенность ЛПВА – при выходе текущей частоты за пределы рабочего диапазона частот КСВ растёт быстрее, чем падает КНД. Поэтому следует рассмотреть возможность минимизации среднего КСВ в полосе частот. Параметром минимизации следует использовать корректирующий множитель волнового сопротивления распределительного фидера kw.

Задача минимизации при строгом подходе достаточно сложна. Мы предлагаем сравнительно простое решение, которое не является оптимальным, но часто позволяет за два – три обращения получить один и тот же результат, независимо от начального приближения. Нельзя утверждать, что всегда можно получить оптимальное решение, но у нас пока нет других средств оптимизации.

Для минимизации КСВ необходима функция для расчёта среднего КСВ в полосе частот. Для ускорения расчётов заменим средний КСВ суммарным КСВ

.     {2.37}

На основе {2.37} построим функцию минимизации среднего КСВ

.{2.38}

В первой строке функции {2.38} определяется суммарный КСВ в пределах всей ЧХ при исходном значении корректирующего множителя kw. Затем выделяется исходное значение волнового сопротивления распределительного фидера w0 согласно (1.13). Задаётся начальный шаг изменения kw при поиске минимума, равный 0,05. Далее вновь рассчитывается суммарный КСВ. Если он оказался больше первоначального, то начальный шаг изменяется на –0,05.