Главная - Литература

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 [200] 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233

ке, в других, боковых, лепестках может быть как горизонтальной, так и вертикальной нли иметь сочетание того и другого типа поляризации.

В основу проектирования ромбической антенны могут быть положены два принципа.

В первом случае требуется, чтобы основной лепесток имел необходимый угол наклона S. Во втором требуется обеспечение максимального усиления в данном направлении, но не требуется точного размещения оси главного лепестка в данном направлении. На рис. 21-23 представлены примерные конструктив-н

ные данные по высоте у ромба

над поверхностью земли в длинах волн. Кроме того, этот рисунок позволяет выбирать половину внутреннего угла ромба <р н длину /

в длинах волн

лепестка и высоты антенны над землей. Соответствующая величина меняется от 6 до 12 дб при длине плеч от одной до пяти длин волн. Эти цифры взяты по отношению к диполю и не учитывают потери в нагрузке.

21-2д. Рамочные антенны1. Различные типы рамочных антенн приведены на рис. 21-24. Если периметр рамки мал по сравнению с дли-

вход


нагрузка

Рис. 21-22. Ромбические антенны, характеристики направленности плеч ромба; б - результирующая диаграмма направленности.

каждого плеча-р л

для обеспечения компромиссного решения, удовлетворяющего двум возможным требованиям 1 Для того чтобы направить основной

лепесток под углом В, величина -у должна быть

уменьшена примерно на 10% от той цифры, которая может быть определена по кривым рис. 21-23. Для получения максимальной направленности в направлении, соответствующему углу В, величину-- необходимо увеличить примерно на 10%.

\о.в

{ OA

---~ р

20.0

0.0 °г

10 15 ZO Z5 JO Угол наклона осниЯниго лелео/нка

Рис. 21-23. Расчетные графики для ромбической антенны.

Ширина основного лепестка в горизонтальной плоскости по нулевым значениям диаграммы изменяется примерно от 50° при длине плеча, равной двум длинам волн, примерно до 25° для плеча в семь длин волн. Коэффициент направленности ромбической антенны изменяется при изменении угла наклона основного

Это одно из нескольких возможных сочетаний высоты, внутреннего угла и длины плеча, которые удовлетворяют поставленным требованиям при проектировании. Дополнительные сведения см. J. D. Кг а-us, Antennas, р. 408-412, McGraw-Hill Book Company, Inc., New York, 1950; F. A. Liport (см. сноску выше), p. 315-339; E. В r u с e, А. С. Beck and L. R., L о w r y, Horizontal rhombic antennas, Proc. IRE, January 1935, vol. 23, p. 24 - 26.

ной волны, то излучательные свойства ее не зависят от геометрической формы рамкн. Предполагается, что токи в рамке постоянны по амплитуде и находятся в одной фазе. Однако это предположение не справедливо для рамки Альфорда (Alford loop), которая применяется на УКВ, так как элементами рамки


К коаксшльнаи линии питания г)


Рис. 21-24. Рамочные антенны. а - круглая рамка; б - квадратная рамка; в - рамка Альфорда; г - че-тырехлепестковая антенна.

являются части резонансных линии с максимумом тока в центре каждого плеча. Это позволяет применять большие размеры рамки, что ведет к увеличению усиления антенны, ее направленности н делает ее более эффективной.

1 Для получения дополнительных сведений см. Е. М. Williams, Radiating characteristics of short wave loop aerials, Proc. IRE, October 1940, vol. 28, p. 480; К r a u s (см. ссылку выше), p. 155; D. Foster, Loop antennas with uniform current, Proc. IRE, October 1944, vol. 32, p. 603; Alford Andrew and A. G. К a n d о i a n. Very high frequency loop antennas for FM broadcasting, Proc. IRE, December, 1947, vol. 35, p. 1556.



Диаграмма направленности рамки малых размеров в плоскости рамки имеет вид окружности. Диаграмма направленности в плоскости, перпендикулярной рамке, характеризуется соотношением

Е(Ь)= Ш!А sine, (21-20)

где 6 -

угол относительно нормали к плоскости рамки; - -

- площадки рамки;

- длина волны в единицах, соответствующих А, другие величины такие же, как в формуле (21-16).

Эта диаграмма направленности по полю представлена на рис. 21-24,д.

Если периметр рамки становится несколько больше длины волны, то диаграмма направленности расщепляется на небольшие лепестки, следующие друг за другом. На рис. 21-25 дано соотношение между периметрами рамки и видом диаграмм направленности для круглой рамки Независимо от размеров рамки диаграммы направленности круглых рамок в плоскости рамки остаются всегда в виде окружности. Для больших квадратных рамок, однако, диаграмма направленности уже не остается постоянной.


Рис. 21-25. Универсальные расчетные графики для рамочных антенн.

На рис. 21-25 представлена универсальная кривая, которая позволяет определить угловое положение нулей, положение максимума и величину максимума. Для того чтобы пользоваться графиком, на рисунке нанесена

четверть окружности радиуса с центром

в точке (0, 0). ~ - диаметр рамкн в длинах

1 Взято у Foster. Loop antennas with uniform current, Proc. I RE,> October 1944, vol.32, p. 603.

волн. На рисунке представлен случай, соответствующий рамке с диаметром, равным длине волны. Четверть окружности необходимо разделить на части, соответствующие значению угла 0. Значение характеристики направленности прн данном угле 6 можно затем най ти по кривой. На рис. 21-26 представлены результирующие диаграммы направленности

для различных значении отношения -=-.


Рнс. 21-26. Диаграммы направленности по полю в дальней зоне для круглых рамок с равномерным гоком в одной фазе.


§ ООО

о. ........

0 0.5 1,0 1,5 г.о г.5 3.0 3.5 t.O i.S 5.0 nD/Л

Рис. 21-27 Сопротивление излучения круглых ра мочных антенн.

Сопротивление излучения зависит от периметра рамки в длинах волн. Для круглой рамки эта зависимость представлена на рис. 21-27 *.

В случае многовитковых рамок величины, найденные по рис. 21-27, необходимо умножить на квадрат числа витков.

Горизонтальные рамки часто устанавливаются вертикально Друг над другом, чтобы получить всенаправленную характеристику излучения в горизонтальной плоскости с направленностью, большей, чем это можно получить при одной рамке. Результирующие диаграммы направленности можно определить по правилам, рассмотренным в разделах 21-3,а и б.

Неравномерность тока в рамке может привести к искажениям диаграммы направленности. Для уменьшения таких искажений часто применяют электростатический экран с разре-

* Взято у К р а у с а (ссылка дана выше), р. 169 или см. Foster, Loop antennas "/1th uniform current, Proc. IRE, October 1944, vol. 32, p. 603.



зами, что обеспечивает уравнение емкости каждой половины рамки по отношению к земле. В рамках с площадью, большей по сравнению с X2, токи будут неравномерными, и это приведет к дополнительным искажениям диаграм мы направленности.

21-2е. Петлевые дипольные антенны. Одиночный диполь, двухпроводный петлевой диполь 1 и многоэлементная дипольная антенна показаны на рис. 21-28. Параллельные днпо-

"I

"Т.

Рис. 21-28. Вибраторные антенны. в. - единичный вибратор; б - одиночный петлевой вибратор; в - миогоэлементный петлевой вибратор; г - утолщенный вибратор.

ли обычно одинаковы, их токн имеют равные фазы и амплитуды. Расстояние между диполями мало по сравнению с длиной диполя.

Петлевой диполь питается двухпроводной симметричной линией. Такой диполь обеспечивает хорошее согласование сопротивления антенны и линии передачи. Входное сопротивление антенны увеличивается пропорционально квадрату числа параллельных диполей. Входное сопротивление одиночного диполя равно 73 ом, двойного диполя 292 ом, а тройного 657 ом и т. д.

Одиночный утолщенный диполь, показанный на рис. 21-28, г, применяют для уменьшения изменения сопротивления с частотой.

21-2ж. Коаксиальные антенны и антенны с дополнительной отражающей плоскостью а. Вертикальные антенны, рассмотренные в разделе 21-2,s, могут быть применены и на более высоких частотах, где размеры таких антенн физически более приемлемы, образуя ряд новых разновидностей.

Например, вертикальный излучатель с искусственной поверхностью земли, представленной в виде металлического диска, показан на рис. 21-29,а. Для удобства такие диски обычно имеют размеры меньше, чем несколько длин волн в диаметре. Так как они по своим свойствам не полностью заменяют поверхность земли, то входное сопротивление антенны является функцией диаметра отражательного диска. Диаграмма направленности всех ан- -тен, показанных на рисунке, в горизонтальной плоскости всенаправленная, поляризация радиоволн вертикальная. Такие антенны удобно питать посредством коаксиальных линий Диаграммы направленности в вертикальной плоскости антенн, показанных на рис. 21-29, а и б, не имеют максимума в направлении, перпендикулярном антенне, из-за влияния конечной отражающей плоскости, заменяющей зем-

1 Шлейф-антенна Пистоль коре а. (Прим. ред.)

2 A G Kandoian, Three new antenna types and their applications, Proc. IRE, February 1946, p. 70w-75w; AS Meier and W. P Summers, Measured impedance of vertical antennas over finite ground planes, Proc. IRE. June 1949, p. 609 - 616; К r a u s (см. ссылку выше), p. 420.

лю. Максимум диаграмм отклонен вверх. Этот угол наклона уменьшается с увеличением частоты. Такая особенность устранена в разновидности антенны, приведенной на рис.21-29,в. В этой антенне отражающая поверхность выполнена в виде конуса или «юбки». Если соответствующим образом подобрать угол ко-

-X/2WH-



Рис. 21-29. Антенны с дополнительной отражающей поверхностью н коаксиальные антенны.

нуса, то максимум излучения будет в направлении, перпендикулярном вертикальному излучателю. Другая модификация представлена в виде диско-конусной антенны (рис. 21-29,д). Эта антенна сохраняет примерно неизменными характеристики в пределах отношения частот 3 : 1. Ее можно рассматривать как переход от вертикального излучателя на низших рабочих частотах к коническому рупору на наиболее высоких рабочих частотах. Размеры, показанные на рисунке, применимы для наинизших частот диапазона. Если отражающую плоскость отогнуть сильно назад вдоль коаксиальной линии, то получим в результате коаксиальные антенны (рис. 21-29,<? и ж). Максимум излучения таких антенн соответствует направлению, перпендикулярному оси антенны. Антенна с утолщенной верхней частью (рис. 21-29,ж) представляет собой одну из возможных разновидностей коаксиальных антенн, имеющих более широкополосные характеристики.

21-2з. Спиральные антенны Спиральные антенны показаны на рис. 21-30. Излучение таких антенн может быть двух типов: осевое, или лучевое, и «нормальное». «Нормальное» излучение имеет место в том случае, когда размер спирали (ее диаметр) значительно меньше длины волны. Максимум излучения перпендикулярен оси спирали, как показано на рис. 21-30,а. Если диаметр спирали делать все меньше и меньше,то диаграмма направленности приближается к диаграмме направленности прямого провода. При таком излучении поле имеет в общем случае эллиптическую поляризацию, но может быть получена и круговая поляризация 2. Применение на практике ан-

1 Этот раздел представляет собой сжатое изложение хорошего и полного рассмотрения вопроса у Кг a us (см. ссылку выше), р. 173-214. Дополнительная литература указана в этой же работе.

- Н. A. Wheeler, A helical antenna for circular polarization, Proc. IRE, December 1947, vol. 35, p. 1484 - 1488.



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 [200] 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233



0.0105