Выбор той или иной формы вибраторов определяется как конструктивными соображениями (удобством их крепления и изготовления), так и требуемой полосой пропускания. Наибольшей полосой пропускания обладают вибраторы с плавно изменяющимися поперечными размерами. Резонансные длины вибраторов, т. е. те длины, при которых реактивная составляющая ХА их входного сопротивленияравна нулю, оказываются несколько короче кратного числа четвертей длин волн. Так, например, у тонкого «полу-волнового» вибратора общая его длина 2l, при которой ХА = 0, составляет не 0,5l, а 0.475l, т. е. на 5% короче полуволны. При понижении волнового сопротивления эта степень укорочения возрастает.
Увеличение поперечных размеров вибраторов оказывает влияние не только на входное сопротивление, но и на форму диаграмм направленности рассматриваемых антенн. На рис. 14 приведена своеобразная таблица диаграмм направленности симметричных цилиндрических антенн различных диаметров d, экспериментально снятых в диапазоне частот. В первом столбце этой таблицы приведены теоретические диаграммы направленности бесконечно тонких антенн.
Из их сравнения с опытными диаграммами видно, что у коротких диполей диаграммы практически не изменяются изменением толщины, однако, когда длина плеч начинает превышать половину волны, влияние увеличения диаметр: становится заметным. С утолщением антенны в основном уменьшается глубина минимумов между соседними лепестками. На практике симметричные линейные антенны с длинами плеч, превышающими 0,5l, не применяются, поэтому указанная деформация диаграмм направленности не слишком существенна.
Примером конструктивного выполнения одиночных вибраторов на СВЧ может служить антенна самолетного альтиметра, изображенная на рис. 15.
Она состоит из собственно вибратора в виде сигарообразных трубок (плечи У), разделенных изолятором 2. К средней части вибратора подходят две трубки-стойки 3 длиной в четверть волны. Дальние концы этих стоек, припаянные к фланцу 4, служат для крепления антенны к фюзеляжу самолета. Стойки образуют двухпроводную линию, закороченную на дальнем от вибратора конце фланцем 4. Так как длина стоек равна l/4, то входное сопротивление образованной ими двухпроводной линии в точках подключения к вибратору очень велико, поэтому стойки являются как бы «металлическими изоляторами». Во внутренней полости одной из них помещен кабель питания. При этом стойки выполняют еще одну дополнительную роль — служат составным элементом переходного симметрирующего устройства.
У передающих радиолокационных антенн развитием поверхности вибратора обеспечивают излучение больших мощностей без возникновения «факелов», наличие которых приводит не только к затрате значительной доли мощности на тепловые потери, но и нарушает нормальную работу аппаратуры.
2. Плоскостные синфазные антенны
Плоскостными синфазными антеннами называют антенны состоящие из нескольких вибраторов, расположенных в одной плоскости на определенных расстояниях друг от друга и возбуждаемых в одной фазе. Схематически такая антенна из восьми полуволновых вибраторов, собранных в четыре этажа по два вибратора в каждом, показана на рис. 16.
Эта антенна является настроенной и способна работать в узкой полосе частот. Расстояние между этажами у нее равно половине волны; питание вибраторов осуществляется двухпроводной линией.
Так как в двухпроводной линии напряжение через каждые полволны меняет свой знак (фаза изменяется на 180°), то точки подключения вибраторов к питающей линии делаются перемещающимися при переходе от одного этажа к другому, такое перекрещивание концов как раз и обеспечивает питание вибраторов в одной фазе.
При отклонении рабочей волны от расчетной синфазность питания вибраторов у антенны, показанной на рис. 16, нарушается. В правой части рис. 16 пунктиром показано распределение напряжения лишь в одном из проводов в случае, когда рабочая волна l превышает расчетную l0.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.