Логопериодические вибраторные антенны: Учебное пособие, страница 66

Наличие диэлектрика вновь поднимает задачу об эквивалентности цилиндрического вибратора и плоского вибратора, расположенного на поверхности диэлектрика. В рассматриваемых ниже примерах это влияние приближённо учитывается путём уменьшения ширины плоского вибратора – эта ширина принимается равной диаметру цилиндрического вибратора умноженному на .

6.2. Универсальная печатная логопериодическая вибраторная антенна диапазона 1800 МГц

Разработаем универсальную печатную антенну диапазона 1800 МГц для стандартов DECT и GSM 1800 со средним коэффициентом усиления 9дБ. Стандарт GSM 1800 работает в диапазоне 1710 – 1880 МГц, а стандарт DECT - в диапазоне 1880 – 1900 МГц, поэтому рабочий диапазон антенны должен быть 1710 – 1900 МГц.

Для реализации заданных параметров лучше всего подходит антенна с 8 вибраторами. Однако, результаты измерений нескольких вариантов антенны показали, что такая антенна не обеспечивает хорошего согласования – КСВ получается в пределах 2 – 1,8.

В результате расчётов и экспериментальной отработки удалось получить антенну с 7 вибраторами и следующими параметрами – расчётное распределение токов в вибраторах (рис. 6.1, сплошная линия – амплитуды токов, штриховая – фазы токов) и ДН на средней рабочей частоте (рис. 6.2)

Рис. 6.1. Графики распределения токов и ДН на средней рабочей частоте печатной ЛПВА диапазона 1800 МГц

Расчётные ЧХ

Рис. 6.2. Графики ЧХ Z_вх(F) (слева, сплошная линия - R(F), штриховая – X(F)) и КНД и КСВ (справа, сплошная линия – КСВ*10, штриховая - КНД) для печатной ЛПВА диапазона 1800 МГц

В результате экспериментальной отработки удалось определить коэффициент укорочения вибраторов за счёт влияния диэлектрика с  – расчётные длины всех вибраторов необходимо умножить на коэффициент 0,78.

Результаты расчёта печатной ЛПВА

6.3. Универсальная печатная логопериодическая вибраторная антенна диапазона 900 МГц с укороченными вибраторами

Диапазон 1800 МГц имеет сравнительно небольшое распространение, гораздо больше радиосредств работают в диапазоне 900 МГц. Печатные антенны в этом диапазоне получаются со значительной парусностью. Для уменьшения парусности весьма желательно уменьшить длины вибраторов, но это приведёт к увеличению рабочей частоты. Чтобы сохранить прежний рабочий диапазон, необходимо обычные вибраторы заменить укороченными вибраторами того же диапазона. В предыдущей главе было показано, что применение Г-образных вибраторов позволяет это сделать. Однако гораздо лучшими характеристиками обладает Т-образный вибратор. Строгий анализ ЛПВА с Т-образными вибраторами пока затруднителен, но эти антенны можно отрабатывать экспериментальным путём. Экспериментально была разработана универсальная антенна диапазона 814 – 960 МГц с укороченными вибраторами. Расчётные характеристики этой антенны с обычными вибраторами изображены на рис. 6.3 и 6.4.

Рис. 6.3. Графики распределения токов и ДН на средней рабочей частоте печатной ЛПВА диапазона 900 МГц

Соответствующие ЧХ в рабочем диапазоне частот

Рис. 6.4. Графики ЧХ Z_вх(F) (слева, сплошная линия - R(F), штриховая – X(F)) и КНД и КСВ (справа, сплошная линия – КСВ*10, штриховая - КНД) для печатной ЛПВА диапазона 900 МГц

Укорочение вибраторов в этой антенне получается в два этапа. На первом этапе экспериментально учитывается укорочение обычных вибраторов за счёт влияния диэлектрика. В данном случае коэффициент укорочения за счёт диэлектрика с  равен примерно 0,83. На втором этапе обычный (уже укороченный) вибратор заменяется Т-образным вибратором с коэффициентом укорочения, равным 0,68. Таким образом, общая длина вибратора уменьшается примерно в 0,564 раза, то есть почти вдвое. Реальное укорочение получается чуть меньше, потому что горизонтальная часть Т-образного вибратора (ёмкостная нагрузка) имеет конечную ширину – ширина нагрузки равна ширине вибратора, поделённой на .