Конструкции вибраторных антенн. Разновидности полуволновых вибраторов

КОНСТРУКЦИИ ВИБРАТОРНЫХ АНТЕНН

Простейшей и наиболее распространенной антенной является полуволновый вибратор. При подключении двухпроводной линии к вибратору (рис. 1, а) КСВ в линии составляет 5—7, поэтому требуется настройка линии на бегущую волну. Вибратор оказывается узкополосным. Удобной является схема полуволнового вибратора с шунтовым питанием (рис. 1,б). Подбирая размеры L и l шунта, удается получить в линии без дополнительных элементов настройки режим, близкий к режиму бегущей волны. Преимущество такого способа питания заключается еще и в том, что в точке а вибратора устанавливается узел напряжения и это дает возможность крепить вибратор к опоре без изоляторов.

Для повышения входного сопротивления полуволновый вибратор может быть сделан петлеобразным (схема Пистолькорса). Как показано на рис. 1, в два элемента вибратора одинакового диаметра закорачиваются на концах перемычками и к разрыву одного из них подключается двухпроводная линия. Токи в параллельных элементах вибратора оказываются синфазными с максимумами в середине, и, поскольку расстояние между проводниками мало по сравнению с длиной волны, ДН петлевого вибратора совпадает с ДН простого полуволнового вибратора.

Рис. 1. Разновидности полуволновых вибраторов

Входное сопротивление петлеобразного вибратора может быть рассчитано исходя из баланса мощностей. Пусть действующее значение тока в пучности каждого вибратора равно I. Тогда полная излучаемая мощность составит Р_Σ= (2I)²R_ΣП. С другой стороны, эта мощность может быть выражена через входное сопротивление Р_Σ= I²R_ab. Отсюда входное сопротивление петлеобразного

Рис. 2. Шунтовые вибраторы вибратора R_ab= 4R_ΣП. При R_ΣП = 73,l Ом имеем R_ab ≈ 292 Ом, что близко к волновым сопротивлениям двухпроводных линий, и согласующее устройство становится необязательным.

Петлеобразный вибратор может быть снабжен дополнительными перемычками (рис. 2, а). В этом случае, подбирая длину шунта lш, а также соотношения диаметров проводов, образующих вибратор, можно добиться хорошего согласования входного сопротивления антенны с волновым сопротивлением двухпроводной линии в довольно широкой полосе частот. Еще одна разновидность симметричного вибратора с шунтом показана на рис. 2,6. При правильном подборе точек включения шунта, его размеров, угла а и волнового сопротивления линии удается получить неплохое согласование примерно в четырехкратном диапазоне длин волн (от λ=6,5l до λ=1,5l) при КСВ не более 3.3. Полуволновые симметричные вибраторы могут питаться также от гибкого коаксиального кабеля или жесткого коаксиального волновода. В этих случаях возникает необходимость применения симметрирующих устройств, например в виде U-колена» .

В схеме рис. 3,а входное сопротивление вибратора равно примерно 73Ом, а сопротивления, нагружающие отрезки кабелей, составляют

R_a0= R_b0 ≈ 36,5 Ом. Если кабель имеет волновое сопротивление Zв==75Ом, а длина отрезка l₁=λ_В/4, то сопротивление в точке с, нагружающее входной кабель антенны. Rc^:=Zв²/(2Rao) ≈ 77Ом и КСВ в кабеле питания антенны близок единице.

Рис. 3. Способы питания вибратора коаксиальным кабелем

В схеме рис. 3,б петлеобразный вибратор Пистолькорса имеет входное сопротивление около 292 Ом, поэтому сопротивления, нагружающие отрезки кабелей, равны: R_a0 = R_b0  ≈ 146 Ом. Если длину l₁ выбрать равной нулю, то сопротивление, нагружающее кабель питания в точке с, в два раза меньше, т. е. около 73 Ом, что обеспечивает режим, близкий полному согласованию.

Более широкополосное мостиковое симметрирующее устройство