Логопериодические вибраторные антенны: Учебное пособие, страница 38

Мы не рассматриваем устройство симметрирования и согласования. Поэтому в качестве заданного входного сопротивления антенны используем среднее значение активной составляющей входного сопротивления в рассматриваемом диапазоне частот. Относительно этого среднего сопротивления и определяется КСВ.

Программы для анализа антенны Уда-Яги для синусоидального приближения и для трёхчленного закона распределения тока приведены в Приложении. Линейные размеры антенны вводятся в программу в миллиметрах, частота – в мегагерцах.

Рассмотрим частотные характеристики в таком диапазоне частот, где максимальный КСВ < 5, хотя бы по одному из рассматриваемых законов распределения. На всех приводимых ниже графиках сплошная линия соответствует трёхчленному закону распределения тока, штриховая – синусоидальному приближению.

ЧХ активной R_вх(f) и реактивной X_вх(f) составляющих:

Рис. 2.25. Графики ЧХ активной R_вх(f) и реактивной X_вх(f) составляющих при трехчленном и синусоидальном приближениях

ЧХ КНД(f) и КСВ(f):

Рис. 2.26. Графики ЧХ КНД(f) и КСВ(f) при трехчленном и синусоидальном приближениях

.

Результаты расчётов показывают, что рабочий диапазон рассматриваемой антенны составляет ~ 383 – 518 МГц, что несколько ниже приводимого в литературе [58,59], где средняя частота антенны принимается равной 530 МГц. Остаётся предположить, что петлевой активный вибратор несколько повышает рабочий диапазон антенны.

Максимальный КНД антенны равен приближённо 10,7 дБ относительно ненаправленного излучателя, минимальный КНД составляет около 7 дБ, средний КНД - около 8 дБ.

Рассмотрим распределения амплитуд и фаз токов в вибраторах и ДН антенны на частотах 383 МГц, 415 МГц и 518 МГц (граничные частоты рабочего диапазона и средняя геометрическая частота ). На частоте 383 МГц имеем:

Рис. 2.27. Графики распределения амплитуд и фаз токов в вибраторах при трехчленном и синусоидальном приближениях на частоте 383 МГц

Рис. 2.28. Графики ДН при трехчленном (слева) и синусоидальном (справа) приближениях на частоте 383 МГц

Результаты расчётов показывают, что на нижней граничной частоте ДН антенны формируется в основном тремя вибраторами – рефлектором, активным вибратором и первым директором. Токи в остальных вибраторах очень малы. Распределение фаз токов этих трёх вибраторов имеет некоторый излом, что расширяет ДН. Синусоидальное приближение (пунктирные кривые) даёт несколько меньший уровень токов в пассивных вибраторах и за счёт этого – несколько меньший КНД и больший уровень заднего излучения. На этой частоте наблюдается большая разница в активных составляющих входного сопротивления.

Токи и ДН на частоте 450 МГц:

Рис. 2.29. Графики распределения амплитуд и фаз токов в вибраторах при трехчленном и синусоидальном приближениях на частоте 450 МГц

Рис. 2.30. Графики ДН при трехчленном (слева) и синусоидальном (справа) приближениях на частоте 450 МГц

На средней частоте рабочего диапазона уменьшился ток в рефлекторе, и несколько возросли токи в директорах, но эти токи, начиная с третьего, всё ещё малы. Фазовая характеристика четырёх максимальных токов имеет два излома. На средней частоте наблюдается большое различие в величинах входных сопротивлений, рассчитанных с помощью различных приближений.