Логопериодические вибраторные антенны: Учебное пособие, страница 68

Антенны этого типа известны давно [57], но область их применения значительно уже, чем обычных ЛПВА. Однако в некоторых случаях несимметричные ЛПВА в печатном исполнении могут оказаться весьма полезными, например, в качестве бортовых антенн летательных аппаратов. В этом случае несимметричная ЛПВА с укороченными вибраторами в печатном исполнении оказывается меньше по габаритам и легче других типов антенн. Кроме того, эта антенна в принципе не нуждается в обтекателе.

Как показано в работе [15], несимметричные ЛПВА могут быть двух типов: синфазной решёткой с несимметричным возбуждением (рис. 7.1) и противофазной решёткой с симметричным возбуждением (рис. 7.2).

Рис. 7.2. Противофазная решётка с симметричным возбуждением

Основной особенностью несимметричных ЛПВА является отсутствие перекрещивания симметричного фидера, создающего сдвиг фаз в 180⁰ между соседними вибраторами. Поэтому между соседними вибраторами располагаются разомкнутые на конце шлейфы, длины которых также изменяются в геометрической прогрессии и выбираются несколько меньшими длин вибраторов. За счёт шлейфов обеспечивается требуемое фазирование токов в соседних вибраторах.

Классическая несимметричная ЛПВА представляет собой очень неудобную конструкцию, поэтому мы будем рассматривать только частично-печатные антенны. В этом случае фидерная линия и шлейфы выполняются в виде микрополосковых линий, что позволяет получить прочную конструкцию антенны. Даже в случае классической несимметричной ЛПВА шлейфы в печатном исполнении намного улучшают конструкцию антенны, увеличивая её прочность, а длины шлейфов уменьшаются.

Дополнительное замедление, создаваемое микрополосковым фидером, в принципе позволяет уменьшить длины шлейфов, но в этом случае не реализуется вторая функция шлейфов – отсечка тока за резонансным вибратором – и физическое содержание работы антенны усложняется.

С точки зрения анализа основное отличие несимметричной ЛПВА от обычной антенны заключается в наличии шлейфов – к распределительному фидеру подключены не только вибраторы, но и шлейфы. При количественном анализе можно рассчитывать токи на входах шлейфов вместе с токами на входах вибраторов, но в этом случае увеличивается размерность матрицы системы алгебраических уравнений. Поэтому проще учесть шлейфы как дополнительные элементы фидерной линии, параметры которых (волновое сопротивление, длина и место включения) заданы.

7.2. Расчёт параметров распределительного фидера несимметричной логопериодической вибраторной антенны с несимметричным возбуждением

Для определения собственных и взаимных элементов матрицы проводимостей фидера [Y] используется методика, предложенная в работе [15].

Фидерная линия разбивается на отрезки, соединяющие все подключаемые элементы – вибраторы и шлейфы. Расстояния между соседними вибраторами определяем как разности расстояний от геометрической вершины антенны до этих вибраторов. Точно так же определяем и расстояния между шлейфами и соседними вибраторами. Общее количество шлейфов всегда на единицу меньше количества вибраторов в антенне. Для рассматриваемой фидерной линии находим матрицу проводимостей фидера [Y1] на основе выражений (1.2) – (1.5). Размерность этой матрицы M=2N-1, где N – количество вибраторов.

Электрическая длина отрезка фидера между соседними точками определяется как . Следует отметить, что для определения расстояний от вершины антенны до каждой точки фидера используется предыдущее значение, умноженное на , то есть .

Функция для расчёта расстояний выглядит следующим образом: