Особенности распространения радиоволн. Основные определения и электрические параметры антенн, страница 32

Для создания веерных диаграмм также применяются сегментно-параболические антенны, одна из разновидностей которых показана на рис. 42. Эта антенна представляет собой параболический цилиндр небольшой высоты, закрытый с торцов металлическими пластинами. Диаграмма направленности у сегментно-параболической антенны в плоскости YOZподобна таковой у секторного рупора. В плоскости же XOZона значительно уже, вследствие того, что в раскрыве сегментно-параболической антенны возникает плоская волна (за счет отражения от параболической поверхности), тогда как в раскрыве секторных рупорных антенн фронт волны цилиндрический.

Сегментно-параболические антенны применяются как самостоятельно, так и в качестве облучателей параболоцилиндрических антенн.

Параллельные пластины у сегментно-параболических антенн обычно делают немного длиннее фокусного расстояния / и обеспечивают надежный контакт между ними и возбуждаю щей антенной. Принятие таких мер обеспечивает излучение подведенной к облучателю энергии только в направлении на параболическую поверхность и предотвращает возникновение паразитных токов, вытекающих из антенны на ее внешнюю поверхность, ибо наличие таких токов может повлечь появление   развитых  боковых   лепестков   в   диаграмме   направленности.

В правильно сконструированных сегментно-параболических антеннах коэффициент использования поверхности 7 несколько больше 0,8.

3. Влияние точности  установки  облучателей

на направленные свойства параболических антенн

При рассмотрении принципа действия параболического зеркала мы предполагали, что в его фокусе размещен точечный источник. Реальные же облучатели имеют размеры, сравнимые с волной и часто даже превышающие ее.

Спрашивается, как же нужно размещать облучатель относительно фокуса? Какой из вибраторов — активный или пассивный у облучателей, показанных на рис. 43 и 44, должен находиться в фокусе зеркала?

Подобного рода вопросы всегда встают перед инженерами, разрабатывающими антенные устройства. И они дают на них такой ответ: с фокусом зеркала должна совпадать та точка облучателя, которая мысленно может рассматриваться как фазовый центр облучателя, т. е. как исходная точка сферических волн.

Местоположение фазового центра определяется экспериментальным путем. Опыт показывает, что у облучателей, показанных на рис. 43 и 44, фазовый центр расположен между активным и пассивным вибраторами, несколько ближе к первому. У рупорных облучателей фазовый центр находится внутри него, в окрестностях горла рупора.

При условии, что если фазовый центр облучателя не будет совпадать с фокусом, возможны два случая.

Первым рассмотрим вариант продольной расфокусировки системы облучатель — зеркало, когда облучатель смещен в ту или иную сторону от фокуса вдоль оси OZ.

Обратимся к рис. 51 и построим ход отраженных от зеркала лучей, считая, что в каждой точке параболоида отражение радиоволны происходит по законам оптики как от плоского зеркала, касательного к параболе в данной точке.

Если при размещении облучателя в фокусе параболического зеркала отраженные лучи идут параллельно фокальной оси OZ, то при перемещении облучателя из фокуса в сторону от зеркала (точка В) углы падения лучей в каждой точке зеркала увеличатся по сравнению с правильным расположением облучателя (j₂ > j₀). В силу известного закона оптики о равенстве углов падения углам отражения (j₁ = j₂), отраженные от зеркала лучи будут идти расходящимся пучком. При смещении же облучателя в точку А, лежащую за фокусом, отраженные лучи будут наклонены к оси OZ.

Так как волновые поверхности (фронт волны) перпендикулярны лучам, то во втором случае (точка А) фронт волны в раскрыве зеркала получается не плоским, а вогнутым; в первом случае фронт волны становится выпуклым.

В обоих случаях фронт волны симметричен относительно оси OZ, поэтому диаграмма направленности антенны при смещениях облучателя остается также симметричной, однако ее главный лепесток расширяется, сливаясь с первыми боковыми лепестками.