Файл: Основы радиотехники и радиолокации учеб. пособие.pdf

Рис. 3. 9. Характеристика направленности вибратора: а — в пло­ скости, перпендикулярной оси вибратора; б — в направлении оси вибратора; в — пространственная характеристика направ­ ленности.

к.н. д. = 1,64.

3.Диаграмма направленности вибратора в пространстве

имеет вид тороида, а угол раствора её велик (Ѳ «80°).

4. Для наилучшей связи вибраторы приемной и пере­ дающей антенн должны быть параллельны друг другу. Из-за слабо выраженной направленности оди­ ночный вибратор не нашел широкого применения в РТУ .

§ 3.4. Направленное действие системы двух вибраторов

Пусть антенна состоит из двух параллельных, вибрато­ ров, расположенных на расстоянии Х/4 друг от друга. Виб­

118

ратор 2 при этом получает питание с опережением по фазе на 90° относительно вибратора 1 (рис. 3. 10).

Рис. 3. 10. Диаграмма направленности двух виб­ раторов, расположенных на расстоянии.

ратора 1. Но так как эта волна излучается вибратором, в

вибратора 1 отстает по фазе на 90° относительно волны виб­ ратора 2 и дополнительно проходит путь Х/4.

Таким образом, она отстает по фазе на 180° от волны, излучаемой вибратором 2. В результате обе волны взаимно уничтожаются, то есть излучение в этом направлении не наблюдается (Еюш = 0 ). По направлению OB и О Г волны от вибраторов сдвинуты по фазе на 90°, и суммарная на­ пряженность поля получается равной 1,4 Еь

Диаграмма направленности двух таких вибраторов представляет собой кривую, называемую к а р д и о и д о й . Она наглядно показывает, что имеется только один макси­ мум излучения в том направлении, в котором расположен вибратор с током, отстающим по фазе (для сравнения на рисунке показана штрихом характеристика направленности •одиночного вибратора). При этом вибратор 2 как будто от­

119

а вибратор 2— зеркалом или рефлектором.

Если от передатчика энергия подводится к рефлектору по фидерной линии так же, как к антенне, то рефлектор назы­

сколько большую длину л о сравнению с вибратором. Пассивный рефлектор получает энергию от электромаг­

нитных волн, излучаемых вибратором 1. Эти волны прохо­ дят путь Х/4 и поэтому отстают по фазе на 90°. Электродви­ жущая сила, индуктируемая в рефлекторе, отстает еще на 90° от создающего его электромагнитного поля. Вследствие того что длина рефлектора больше, чем нужно для резонан­ са, его сопротивление становится индуктивным и ток в нём отстает от э.д.с. еще на 90°. В результате ток в рефлекторе отстает от тока в антенне на 270°, что равносильно опереже­ нию на 90°. Это и есть условие получения максимума излу­ чения в сторону, противоположную рефлектору.

Возможен другой вариант наилучшего излучения в одну сторону. Если к вибратору 2 подвести энергию от передат­

бибратор

Рис. 3. 11. Диаграмма направленности антенны из вибратора

идиректора.

Вэтом случае вибратор 2 служит антенной, а вибратор 1,

называемый директором, направляет излучение в свою сто­ рону.

Работа системы вибратор-директор объясняется сле­

120

дующим образом. Волны от антенны к директору проходят путь Я/4 и поэтому отстают по фазе на 90°. Индуктирован­ ная в директоре э. д. с. отстает еще на 90°. Но ток, создан­ ный этой э. д. с., опережает его на 90°, так как сопротивле­ ние укороченного вибратора имеет емкостный характер (по­ добно разомкнутой линии, у которой длина меньше Я/4). В ре­ зультате этого ток директора отстает примерно на 90° от тока антенны и характеристика направленности получается приблизительно такая же, как на рис. 3. 11.

Для получения наилучшего излучения в одну сторону применяют антенну с рефлектором и директором (рис. 3. 12).

ресрлентор

вибратор

директ ор

V4

Рис. 3. 12. Диаграмма направленности антенны из вибратора, директора и рефлектора.

Более острую направленность можно получить, применяя

Рис. 3. 13. Антенна «волновой канал» и ее диаграмма направ­ ленности в экваториальной плоскости.

121

§3. 5. Антенны ультракоротких волн

А. Общие сведения об антеннах ультракоротких волн (У К В )

Ультракороткие волны применяются в радиолокации, для передачи радиовещательных программ, в телевидении, для многоканальной радиосвязи и т. д.

Конструкция антенн УК В зависит от того, на какой час­ тоте диапазона работает антенна и для какого вида аппа­ ратуры она предназначена.

Радиовещательные антенны в станциях с частотной мо­ дуляцией должны быть ненаправленными и иметь хорошую частотную характеристику, но в более узкой полосе, чем те­ левизионные.

Антенны, применяемые в радиолокационных станциях, имеют хорошую направленность (для точного определения координат целей). Форма диаграммы направленности долж­ на удовлетворять требуемому для поиска цели методу об­ зора пространства и требуемой точности измерения ее коор­ динат.

По расположению элементов излучения антенны УК В делят на линейные и поверхностные.

Поверхностные антенны имеют особенности. В то время, как линейные антенны преобразовывают ток высокой час­ тоты в электромагнитные волны и концентрируют радио­ волны в определенных направлениях, в поверхностных ан­ теннах эти функции распределены. Первую задачу решает излучатель (которым, в частности, может быть линейная антенна), а вторую (формирование диаграммы направлен­ ности) выполняет собственно поверхностная антенна. При этом существенную роль играет дифракция волн.

122

Вторая особенность поверхностных антенн в том, что наиболее типичные из них (с зеркалами и линзами) близки

коптическим системам.

Врадиолокации применяют в основном рупорные, пара­ болические, щелевые, линзовые и другие типы поверхност­ ных антенн.

Б.Рупорные антенны

Впростейшем случае в качестве излучателя электромаг­ нитной энергии может быть использован открытый конец волновода, так как в отверстии волновода существует пе­ ременное электромагнитное поле, а размеры этого отверстия сравнимы с длиной волны. Значит, отверстие волновода можно рассматривать как многовибраторную антенну, об­ разованную множеством элементарных излучателей. Откры­ тый волновод имеет следующие недостатки:

отражаются от открытого конца волновода, поэтому в нём

б) характеристика направленности получается довольно широкой, так как размеры излучающего отверстия невелики по сравнению с длиной волны.

Недостатки волноводного излучателя в основном устра­ няются присоединением рупора к концу волновода (рис. 3. 14). Благодаря тому, что площадь раскрыва рупора больше отверстия волновода, направленность излучения становится больше. Кроме того, рупор, имея поперечное се­ чение, постоянно увеличивающееся к концу, создает плав­ ный переход волнового сопротивления волновода к волно­ вому сопротивлению свободного пространства, при этом коэффициент отражения электромагнитных волн уменьша­ ется.

Таким образом, р у п о р н ы м и а н т е н н а м и называ­ ются такие антенны, в которых излучение и приём электро­ магнитных волн осуществляются при помощи открытого конца волновода с присоединенным к нему рупором.

На практике применяют секториальные, пирамидальные, конические, рупорные антенны (рис. 3. 14).

123