Логопериодические вибраторные антенны: Учебное пособие, страница 39

Распределения токов и ДН на верхней граничной частоте 518 МГц:

Рис. 2.31. Графики распределения амплитуд и фаз токов в вибраторах при трехчленном и синусоидальном приближениях на частоте 518 МГц

Рис. 2.32. Графики ДН при трехчленном (слева) и синусоидальном (справа) приближениях на частоте 518 МГц

На верхней граничной частоте оба приближения дают практически одинаковые результаты. Ток в рефлекторе очень мал и ДН формируется в основном активным вибратором и двумя первыми директорами. Фазовая характеристика (если не считать рефлектор, ток которого мал) близка к линейной. На этой частоте имеем максимальный КНД, но – слишком малое значение активной составляющей входного сопротивления и, как следствие, – большой КСВ.

Если не принимать во внимание входное сопротивление и КСВ, то по направленным свойствам антенна вполне работоспособна и на частоте 530 МГц:

Рис. 2.33. Графики распределения амплитуд и фаз токов в вибраторах при трехчленном и синусоидальном приближениях на частоте 530 МГц

Рис. 2.34. Графики ДН при трехчленном (слева) и синусоидальном (справа) приближениях на частоте 530 МГц

КНД антенны заметно вырос, но одновременно с сужением основного лепестка ДН вырос уровень заднего излучения. Антенна имеет малую величину активной составляющей входного сопротивления и на этой частоте трудно обеспечить её согласование.

При дальнейшем увеличении частоты резко возрастает уровень заднего излучения и на частоте 545 МГц заднее излучение становится больше основного, а входное сопротивление продолжает уменьшаться.

Сравнение электрических характеристик рассчитанной выше классической ЛПВА и рассматриваемой антенны Уда-Яги позволяет сделать следующие выводы:

1 – ЛПВА позволяет достаточно просто получить в заданном частотном диапазоне приближённо постоянный КНД (по крайней мере, до КНД  11,5 дБ) и малый уровень КСВ;

2 – активная область ЛПВА обычно содержит больше вибраторов со значительным уровнем тока, чем в антенне Уда-Яги. Поэтому в ЛПВА большее количество вибраторов вносят заметный вклад в формирование ДН, что приводит к росту КНД;

3 – распределение фаз токов в активной области ЛПВА близко к линейному и изменяется плавно. Такое фазовое распределение уменьшает уровень заднего излучения, что также приводит к росту КНД.

В результате более короткая ЛПВА работает в гораздо более широком частотном диапазоне с хорошим согласованием и со средним КНД, приблизительно на 1 дБ большим, чем у рассматриваемой антенны Уда-Яги. Для перекрытия всего заданного диапазона ДМВ требуется не меньше двух рассматриваемых антенн Уда-Яги.

Единственное преимущество рассматриваемой антенны Уда-Яги – больший КНД вблизи верхней граничной частоты. Но это преимущество существенно ухудшает малая величина активной составляющей входного сопротивления – у антенны получается большой КСВ. Можно предположить, что петлевой активный вибратор несколько уменьшит КСВ, но существенного улучшения скорее всего не произойдёт. Тем более, что мы не рассматривали влияния диапазонных свойств симметрирующего устройства на общую ЧХ антенны Уда-Яги.

Если рассматривать конструкции обеих антенн, то у ЛПВА имеется только одно конструктивное преимущество – устройства согласования и симметрирования органически вписываются в общую конструкцию ЛПВА.

Конструкция антенны Уда-Яги проще конструкции классической ЛПВА. Вибраторы в ЛПВА состоят из половин, каждая из которых присоединена к разным проводникам двухпроводного распределительного фидера. Механическое крепление этих половин к линиям фидера представляет собой определённую проблему. Каждый вибратор антенны Уда-Яги представляет собой единое целое. Эти вибраторы легко крепятся к траверсе, которая может быть как диэлектрической, так и металлической. В отличие от ЛПВА эти вибраторы механически хорошо сбалансированы и не создают вращающего момента.