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

таком расположении вибраторов имеет вид примерно окружности. Такие турникеты обычно размещаются один над другим на расстоянии

у и питаются в фазе.

Сложные турникеты применяют для увеличения полосы частот, в пределах которой возможно сохранение низкого коэффициента стоячей волны.

Вибраторы в этом случае состоят из вертикальных ребер или проволочных конструкций.

3 1

Длина ребра выбирается обычно менее -j--

По вертикали они устанавливаются на расстоянии, равном примерно одной длине волны. «Трипольный» излучатель, показанный на рис. 21-46, в, представляет собой устройство для получения осевой симметрии на ультракоротких волнах. Фаза возбуждения меняется на А

обратную через каждые - в линии питания.

Поэтому, чтобы «Триполи» излучали в фазе, фаза соответствующего триполя в вертикальном ряду должна быть изменена на противоположную путем изменения стороны подключения к зонду связи.

Например, сторона Ъ может быть подсоединена к зондам чередующихся триполей. Таким образом, при вертикальных расстояниях, равных -, и питании чередующихся

триполей в противоположных фазах возможно получить синфазную вертикальную антенну. Щелевой вариант сантиметровой всенаправлен-ной антенны показан на рис. 21-46, г. Фаза меняется на противоположную в примыкающих вертикальных кольцах путем изменения положения штырей связи на противоположное. Поляризация поля триполя н щелевой решетки горизонтальная.

21-4. САНТИМЕТРОВЫЕ ИЗЛУЧАТЕЛИ

Сантиметровые антенны составляют важную часть антенных устройств вследствие их широкого применения и разнообразия техники, которая может быть применена при конструировании. В следующих параграфах описываются наиболее широко применяемые сантиметровые излучающие устройства.

В тех случаях, когда высокого коэффициента направленного действия и узких диаграмм направленности или диаграмм направленности специальной формы не требуется, эти основные излучатели часто могут обеспечить необходимые характеристики как целостной антенной системы. Если же требуются высокая направленность и узкие диаграммы направленности или диаграммы направленности специальной формы, то могут быть применены системы сантиметровых излучателей, как это рассматривалось в § 21-3, или системы с использованием отражателей или линз, как это рассмотрено в параграфе 21-5.

21-4а. Сантиметровые вибраторы. Несколько разновидностей сантиметровых вибраторов приведено на рис. 21-47. Вибратор с симметричным питанием (рис. 21-47, а) приме-

няется при наличии двухпроводноисимметричной линии питания и, следовательно, не может быть использован в тех случаях, когда применяются волноводные или коаксиальные линии передачи. Онн, однако, имеют то достоинство, что каждая половина вибратора возбуждается одинаково. В результате такой вибратор имеет симмет-

Л/4 Дроссельная часть С-\ Зазор

ВолноВвЗ


~J\ "w

(J Диэлектрик

Рис. 21-47. Сантиметровые вибраторные излучатели.

а - вибратор с симметричным питанием; б - коаксиальный вибратор с отворотом; а - вибратор открытого конца; г - вибратор на четвертьволновом изоляторе, д - вибратор со щелевым питанием; е - вибратор с четвертьволновым поддерживающим изолятором и щелевым питанием, ж - двойной вибратор; з - вибраторно-дисковый излучатель.

ричную диаграмму направленности. Если длина вибратора мала по отношению к длине волны, то характеристика направленности определяется формулой (21-14), приведенной в § 21-2. Если же вибратор нельзя считать малым то необходимо пользоваться формулой (21-17). Диаграмма в плоскости, перпендикулярной оси вибратора, всенаправленная.

Коаксиальный вибратор с отворотом показан на рис. 21-47, б. Это коаксиальный вариант вибратора с центральным питанием. Верхняя его часть - удлиненный внутренний проводник, обычно длиной -.

Иногда этот стержень увеличивают по толщине, как показано на рнс. 21-47, б пунктиром, для улучшения диапазонных свойств. Нижняя часть - это отворот, полученный путем загиба назад внешнего проводника коаксиальной линии. Этот отворот также обычно равен или не-

1 Например, ширина луча на уровне половинной мощности полуволнового вибратора равна 78", а очень короткого диполя 90°.



сколько меньше по величине . Диаграмма

направленности зависит от длины стержня, длины отворота н зазора между отворотом и коаксиальной линией. Симметричность диаграммы направленности может быть улучшена путем добавления четвертьволнового дросселя А

на расстоянии - - от отворота, как показано

пунктирной линией. Направление максимума излучения соответствует перпендикуляру к оси коаксиальной линии.

Коаксиальный вибратор с направлением максимума излучения вдоль оси коаксиальной линии показан на рис. 21-47, с. Токи в каждом плече этого диполя не равны между собой. Большой ток будет в плече, которое прикреплено к внутреннему проводнику. Это создает некоторое смещение максимума излучения на несколько градусов в сторону плеча с большим током. Искажения полной диаграммы направленности, вызываемые уравнивающими токами, текущими по внешней стороне коаксиальной линии, могут быть уменьшены размещением четвертьволнового дросселя вокруг внешнего проводника.

Вибратор на четвертьволновом изоляторе, показанный на рис. 21-47, г, имеет лучшее механическое крепление по сравнению с вибратором, показанным на предыдущем рисунке. Изолятор имеет длину

примерно -j-. Конец изолятора закорочен.

Такое включение вибратора уменьшает, однако, величину возбуждения плеча вибратора, закрепленного на внешнем проводнике, и соответственно увеличивает скос диаграммы направленности.

Вибратор со щелевым питанием (рис. 21-47, д) имеет более равномерное возбуждение плеч вибратора. Обе части прикреплены к внешнему проводнику. Внутренний и внешний проводники закорочены со стороны одного из плеч. Щель будет также обеспечивать развязку от внутреннего проводника линии, устраняя необходимость в специальном

дросселе. Длина щели примерно равна -,

но может быть несколько изменена для компенсации рассогласований, которые могут иметь место при применяемых конкретных размерах линии и диполя.

Вибратор с четвертьволновым поддерживающим изолятором н со щелевым питанием (рис. 21-47, ё) также может быть применен с сохранением отмеченных ранее достоинств механического крепления. Полная длина щели равна

примерно -g-. В общем случае добавление поддерживающего изолятора будет понижать допустимую мощность передачи вибраторного излучателя.

Двойной вибратор (рис. 21-47, ж) можно рассматривать как излучающую систему, состоящую из активного и пассивного элементов . Применяют такой вибратор-диполь для

получения большего коэффициента направленного действия по сравнению с одиночным вибратором.

Обычно устанавливают диполи на рас-А

стоянии -5- один от другого, а длину пассивного

элемента берут несколько большей длины основного вибратора. Такая система имеет эффективный центр излучения между основным и пассивным вибраторами. В волноводном варианте диаграмма направленности будет зависеть от степени сужения волновода, которое применяется для улучшения диапазонности, а также от размера и величины погружения пластины, на которой закреплены диполи.

Вибраторно-дисковый излучатель, показанный на рис. 21-47, з, использует металлический диск, расположенный на расстоянии - позади вибратора, что

приводит к зеркальной антенне, увеличивающей направленность аналогично двойному вибратору. Теоретическая характеристика направленности такой комбинации может быть определена при помощи метода зеркального изображения *. Однако из-за наличия потерь эффективный центр излучения такой системы находится между диполем и диском, а не на диске. Когда вибраторные антенные системы применяют для облучения рефлекторной системы, размеры облучателя должны быть выбраны минимальными для устранения искажений основной диаграммы направленности. Соответственно вибраторно-дисковый и другие типы облучателей выполняют часто с размерами, меньшими, чем в случае нормального полуволнового размера. Это приводит к некоторому уменьшению коэффициента направленного действия и ухудшению других характеристик диаграммы направленности.

Влияние формы вибратора. Улучшение широкополосности вибраторной системы может быть достигнуто уменьшением отношения

длины к диаметру вибратора. На практике

применяют в качестве частей вибратора утолщенные цилиндрические проводники с закруглением на конце вместо тонких цилиндрических проводников. В общем случае изменения во входном сопротивлении по частоте уменьшаются с уменьшением отношения длины вибратора к диаметру его.

21-46. Щелевые излучатели 2. Щель, прорезанная в волноводе или коаксиальной линии, может быть как излучающим, так и неизлучаю-щим элементом в зависимости от ее ориентации по отношению к полю пли токам внутри линии передачи. Щель, прорезанная параллельно линиям тока, не будет излучающей. Ее можно использовать как устройство для измерения поля внутри линии передачи. Щель, прорезанная так, что она пересекает линии тока, будет возбуждаться и излучать. Количество отбора энергии из линии зависит от длины щели, угла

1 См. § 21-1ж.

2 Для ознакомления с конструкцией щелевых антенн см. Radio Research Laboratory staff, Very high frequency techniques, McGraw-Hill Book Company, Inc., New York, 1947, vo.. 1, chap. 7.



между осью щели и линиями тока и от плотности тока, пересекаемого щелью. Поляризация излучения щели соответствует направлению электрического поля, которое перпендикулярно большему размеру щели.

Ширина щелевого излучателя обычно мала по сравнению с ее длиной. В случаях, когда

длина щели может быть сделана равной ,j,

излучатель имеет характеристики, подобные характеристикам диполя (если диаметр линии передачи достаточно велик). На рис. 21-48 показаны характерные щели в прямоугольных волноводах и коаксиальных линиях. Пунктиром показано примерное направление линий тока для случая волны типа TEjo в прямоугольном волноводе и волны типа ТЕМ в коаксиальной линии. В этом случае щели Ь, с и i не будут излучающими, щели а - niej a, d, f, е и j будут излучать, а щели g, к и k будут различными по излучающим свойствам в зависимости от угла наклона к току.

Иногда для уменьшения действительной длины щели, необходимой для резонанса, применяют гантелеобразную форму щелей. В тех случаях, когда щель должна быть закрыта диэлектрическим материалом для поддержания давления внутри линии передачи, резонансная длина также будет уменьшена.

Неизлучающая щель может быть возбуждена путем применения штыря, размещаемого в непосредственной близости от щели. Такой штырь искажает линии тока, благодаря чему щель возбуждается. Величина отбираемой энергии будет зависеть от расположения штыря и глубины его погружения.

Для возбуждения поперечных щелей, прорезанных в узкой стенке прямоугольного волновода, применяются изогнутые штыри. Фаза возбуждения может быть изменена на противоположную путем перемены стороны щели, к которой примыкает штырь. Таким способом можно получить линейные синфазные антенны с полуволновыми щелевыми излучателями, которые прорезаются рядом друг за другом на расстоянии, равном половине длины волны в волноводе Такое изменение фазы также

димодля каждой щели, хотя эти щели и должны излучать в фазе для синфазной антенны. Это делается по той причине, что токи в волноводе меняют свое .направление иа противоположное через каждые Ав/2 вдоль волновода.

Следовательно, изменение положения штырей применяется для правильного возбуждения всех щелей. Фаза возбуждения наклонных щелей в узкой стенке прямоугольного волно-


Рис. 21-48. Щели в линиях передач, в прямоугольном волноводе, б - щели в коаксиальной линнн

вода может быть изменена на противоположную путем изменения направления угла наклона щели. Рассмотренные способы изменения фазы представлены на рис. 21-49.

ттт~Р

в) г)

Рис. 21-49. Способы изменения фазы на 180°

в щелевых излучателях. а - щели в широкой стенке с возбуждением от штырей, б - щели в узкой стенке с возбуждением от штырей; в - чередующиеся параллельные щелн в широкой стенке; г - щели в узкой стенке с чередующимися наклонами в разные стороны.

21-4в. Рупорные излучатели. Рупорный излучатель представляет собой открытую часть волновода, соответствующим образом расширенную для получения необходимой диа-


Рис. 21-50. Рупорные излучатели. а - Е-секториальный рупор; Н-секториальныи рупор; в - пирамидальный рупор; г - конический рупор; д - бнконнческнй рупор с волной типа ТЕМ и коаксиальным питанием.

можно осуществить и для щелей, прорезанных в широкой стенке прямоугольного волновода, путем поочередного размещения щелей по разные стороны от осн волновода. Такое изменение фазы на противоположное значение необхо-

1 Длина волны в волноводе больше, чем длина волны в свободном пространстве, см. § 20-5.

граммы излучения. Рупоры часто применяют вместо вибраторов из-за более удобного согласования с волноводной линией, из-за их большей допустимой мощности и нз-за удобства управления диаграммами направленности в главных плоскостях. Типичные разновидности рупоров представлены на рис. 21-50. Секторные рупоры



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



0.0017