Особенности распространения радиоволн. Основные определения и электрические параметры антенн, страница 43

Приведенные выше размеры спирали не являются очень критичными, поэтому на практике можно встретиться со спиральными антеннами и других размеров. В 1953 г. индийским ученым Чаттерджи были предложены спиральные антенны с переменным диаметром намотки. Такие антенны получили название конических спиралей. Достоинством конических спиральных антенн, является большая диапазонность, чем у цилиндрических спиралей.

Коэффициент усиления спиральных антенн, работающих в режиме осевого излучения, может быть определен по следующей приближенной формуле:

G = 15                                                   (43)

где L— длина одного витка спирали;

d — ее шаг;

п — число витков;

l — длина волны.

При работе спиральной антенны с линейно поляризованной антенной ее коэффициент усиления будет ^{примерно} в два раза меньше, чем это дается формулой (8), так как в ней коэффициент усиления определен по отношению к изотропному излучателю с круговой поляризацией.

Что касается углов раствора главного лепестка и входных сопротивлений антенн, то они могут быть оценены по следующим формулам:

1) угол раствора лепестка между точками  половинного значения мощности

F₀ = q₀ = 52^о;                            (44)

2) ширина диаграммы между первыми нулями

υ₀ = 115^о(45)

3) входное сопротивление

R_А≈ 140 Ом                                              (46)

Для получения более высоких коэффициентов усиления применяют параллельное включение нескольких синфазно питаемых спиралей (рис. 80). Спиральные антенны используются также в качестве элементов возбуждения других типов антенн.

На очень коротких волнах для получения волн с круговой поляризацией вместо спиралей применяют рупоры специальной конструкции, схематическое устройство одного из вариантов которых показано на рис. 81. Этот рупор возбуждается питающим волноводом 1 с основной магнитной волной Н₁₀, но между рупором и волноводом выставлены плавный переход 2, поворачивающий рупор на 45° относительно оси волновода, и фазирующая секция 3. В результате поворота волновода на 45° волна, входящая в фазирующую секцию 3, разлагается на две взаимно-перпендикулярные составляющие.

Для получения круговой поляризации необходимо еще сдвинуть обе составляющие на 90° относительно друг друга. Эту задачу и выполняет фазирующая секция 3, помещенная между плавным переходом 2 и рупором 4.

Существует два основных типа фазирующих секций. В первом из них нужный сдвиг фаз обеспечивается за счет разности фазовых скоростей обеих составляющих волн Н₁₀ и Н₀₁, получающейся за счет различия поперечных размеров фазирующей секции, представляющей в этом случае волновод прямоугольного, но не квадратного сечения.

При другом способе в фазирующую секцию вставляется продольная диэлектрическая пластинка 5, которая конструируется так, чтобы она влияла лишь на фазовую скорость одной из волн.

Фазирующие секции второго типа могут быть прямоугольными, квадратными или круглыми.

3. Антенны с диаграммами специальной формы

К этому типу относятся антенны с косекансными, секторными и другими типами диаграмм направленности.

Требуемая форма диаграмм у подобных антенн получается за счет создания в их раскрыве определенных распределений амплитуд и фаз поля, отличающихся от таковых у антенн с игольчатыми и веерными диаграммами.

На рис. 82 схематически представлена антенная система, обладающая несимметричной диаграммой направленности косекансного типа. Антенна состоит из параболического зеркала а и линейного облучателя б, образованного из четырех рупорных антенн, размешенных в фокальной плоскости таким образом, что рупор 1 находится в фокусе параболы, а все последующие рупоры вынесены из фокуса в поперечном направлении.

Каждый из рупоров облучателя может рассматриваться как точечный источник, формирующий с помощью параболоида свою собственную остронаправленную диаграмму.