Основные электрические параметры антенн. Эффективная площадь антенны А, страница 16

Когда длина симметричного вибратора  приближается к длине рабочей волны, наступает второй резонанс. Он характеризуется резким возрастанием активной составляющей.

Настройка на второй резонанс получается тогда, когда длина вибратора  оказывается несколько меньше длины волны .

Тема 5

СОПРОТИВЛЕНИЕ СИСТЕМЫ ВИБРАТОРОВ И ВЛИЯНИЕ ЗЕМЛИ НА ПАРАМЕТРЫ АНТЕНН

Ранее была рассмотрена теория симметричного вибратора в предположении, что он находится в пространстве, свободном от других излучателей, и настолько удален от поверхности земли, что ее влиянием можно пренебречь. Часто антенные устройства состоят из ряда вибраторов, размещенных на сравнительно небольших расстояниях друг от друга. При этом между ними имеется заметная электромагнитная связь. В ряде случаев используется большое числе вибраторов, расположенных непосредственно над поверхностью земли таким образом, что она оказывает заметное влияние на их параметры. Земля влияет на сопротивление излучения, входное сопротивление и диаграмму направленности.

Здесь мы кратко рассмотрим вопрос о взаимном влиянии вибраторов друг на друга, об учете влияния земли методом зеркальных изображений и о заземленных вибраторах.

КОМПЛЕКСНЫЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ СИСТЕМЫ ВИБРАТОРОВ

Рассмотрим, например, систему из трех связанных между собой излучателей (рис.1). Для них можно написать уравнения:

где      - напряжения на зажимах 1, 2, и 3-го вибраторов;

 - токи в 1, 2 и 3-м вибраторах;

- собственные сопротивления 1, 2 и 3-го вибраторов;

- взаимные сопротивления между 1и 2, 1 и 3, 2-м и 3-м

вибраторами соответственно.

Взяв отношение  из первого уравнения системы (1), получим значение эквивалентного входного сопротивления на зажимах 1-го вибратора;

Аналогичные выражения можно написать и для других вибраторов.

Полное комплексное сопротивление вибратора , таким образом, записано в виде суммы собственного сопротивления  и сопротивления , вносимого 2-м и 3-м вибраторами в 1-й. При этом

Из последнего выражения видно, что сопротивление, вносимое каждым вибратором, зависит как от соответствующего взаимного сопротивления, так и от соотношения между токами в вибраторах. В частности, при равенстве токов вносимое сопротивление оказывается равным взаимному.

Если токи в вибраторах равны по амплитуде и совпадают по фазе, т.е. , то вносимое сопротивление равно взаимному, и полное сопротивление 1-го вибратора в этом случае

Пользуясь методом наведенных э.д.с., Д.А.Рожанский и А.А.Пистолькорс получили выражения для активной и реактивной составляющих взаимных сопротивлений тонких полуволновых вибраторов, расположенных параллельно друг другу на расстоянии  при смещении по оси  (рис.2). Результаты расчетов приводятся в учебниках по антенно-фидерным устройствам в виде графиков или таблиц активных  и реактивных  взаимных сопротивлений.

В табл.1 приведены взаимные сопротивления  для трех значений  и .

Значения сопротивлений в таблицах приводятся для синфазных вибраторов. Для вибраторов с токами, находящимися в противофазе, значения сопротивлений следует брать с противоположными знаками.

УЧЕТ ВЛИЯНИЯ ЗЕМЛИ НА ПАРАМЕТРЫ ВИБРАТОРОВ МЕТОДОМ ЗЕРКАЛЬНЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ

Точный учет влияния земли на параметры антенн приводит к таким сложным математическим выражениям, которые трудно использовать на практике.

Одним из сравнительно простых методов является метод зеркальных изображений, при котором земля заменяется безграничной идеально проводящей плоскостью. Этот метод служит основой для приближенного учета влияния земли на работу антенны.

Суммарное электромагнитное поле, создаваемое антенной в некоторой удаленной точке  в случае ее расположения над землей, определяется двумя составляющими. Одна из них приходит непосредственно от антенны, а другая возбуждается за счет отражения от земли и может приближенно рассматриваться как создаваемая зеркальным изображением антенны (расположенным под землей). При этом граничное условие о равенстве нулю тангенциальной составляющей напряженности электрического поля на идеально проводящей плоской поверхности будет выполняться лишь в том случае, если знаки зарядов на зеркальном изображении будут противоположны знакам зарядов на антенне.