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

позволяют ориентироваться при разработке подобных антенных решеток.

Согласование решеток облегчается при применении четвертьволнового сдвига между элементами многоэлемеитной решетки. Выравнивание фазового фронта производится соответствующим пространственным разносом излучателей вдоль фокальной оси антенны. Схематично четвертьволновой сдвиг между идентичными элементами показан иа рис. 42.

Наличие четвертьволнового сдвига приводит к компенсации реактивности в точке параллельного соединения- кабелей, что увеличивает широкополосность антенны. На рис. 42 показано изменение входного сопротивления при обычном параллельном соеди-

Х,Вм

1<

-"

OeifyO во 90 100 вDi,

\J 2

f-1,3


Излучатель

Рис. 42

нении излучателей (кривая 1) и при соединении их с четвертьволновым сдвигом (кривая 2). Как видно из рисунка, при применении четвертьволнового сдвига суммарное входное сопротивление изменяется в меньшей степени, чем при параллельном соединении без сдвига.

Следует заметить, что если четвертьволновый сдвиг дает хорошие результаты при согласовании элементов антенны с фидером, то для получения удовлетворительных диаграмм направленности надо выполнить определенные требования. Одно из требований состоит в том, что излучатели, соединяемые с четвертьволновым сдвигом, должны иметь достаточно узкую диаграмму направленности. Это необходимо для устранения затенения при углах, отстоящих от фокальной линии. В противном случае будет иметь место образование значительного побочного излучения. По этой причине четвертьволновый сдвиг целесообразнее выполнять не между отдельными излучателями, а между их группами, так как группа излучателей имеет более узкую диаграмму направленности и их затемнение возможно при значительных углах от фокальной линии. При выполнении четвертьволнового сдвига между отдельными элементами целесообразно дополнительно фокусировать их излучение с помощью направляющих структур.



Надо отметить, что применение четвертьволнового сдвига дает возможность существенно снизить уровень обратного излучения.

9. Возбуждение директорных структур диапазонной направленной антенной

В обычном исполнении директорная антенна (антенна типа «волновой канал») образуется из вибраторов, размещенных вдоль ЛИНИИ излучения. Длина вибраторов близка к половине длины волны. Для получения однонаправленного излучения спереди ак-. 1ТИВН0Г0 вибратора размещается группа вибраторов, имеющих емкостный характер сопротивления (вибратор короче Я/2), а сзади располагаются один или несколько вибраторов, имеющих

индуктивный характер со-

дБ 12 Ю В

><

Рис. 43

противления (вибратор длиннее Я/2), Возбуждение таких структур осуществ-J ляется чаще всего полувол-: новыми вибраторами. Не-: смотря на конструктивные преимущества антенны, ее применение порой ограни-i - чивается узкополосностью Рассмотрим антенну, возбуждаемую диапазонной антенной. Интерес к таким антеннам возникает при необходимости иметь коэффициент перекрытия диапазона порядка двух и более, Директорная структура как система относительно узкополосиая настраивается на выбранную область диапазона, при этом коэффициент усиления повышается в этой области. Рассмотрим, когда же выгодно применять диапазонную антенну для возбуждения директорных структур. Ограничение полосы пропускания директор-ной антенны связано с узкой полосой пропускания по входному сопротивлению активного излучателя и ухудшением направленных свойств директорией структуры. Попытки улучшить диапазонные свойства с точки зрения входного сопротивления приводят к необходимости утолщения активного излучателя и к усложнению устройства его питания, которые должны обеспечить симметрирование и согласование. Направленные свойства оказываются ограниченными по частоте сверху из-за невозможности обеспечить емкостный характер директоров при их длине, большей половины длины волны. Ограничение же снизу заключается в монотонном спадании величины коэффициента усиления по мере уменьшения частоты.

Возбуждение директорных структур диапазонной антенной позволяет в какой-то степени более эффективно использовать свойства директорных антенн.

Рассмотрим диапазонную антенну, установленную около пло- . ского рефлектора. Ее усиление составляет при этом 6-7 дБ по сравнению с. изотропным излучателем, работающим в диапазоне fn - 2fн. Изменение коэффициента усиления по диапазону от 6 до 7 дБ не является предпочтительным, так как для компенсации затухания на трассе распространения радиоволн по мере роста



частоты необходим более быстрый рост коэффицента усиления. Этот недостаток устраняется с помощью устройства в виде ди-ректорной структуры, возбуждаемой диапазонной антенной. В данном случае, настроив директорную структуру на максимальную направленность в области частот 2/н, можно получить частотную зависимость коэффициента усиления, близкую к требуемой, а также некоторое увеличение усиления в области частот /н. Кроме того, иа более высокое и слабо зависящее от частоты входное сопротивление диапазонной иаправлеиной антенны относительно мало влияют небольшие наведенные сопротивления от элементов директорией структуры. Следовательно, указанное построение ди-ректорной антенны позволяет получить такие качества, как диа-пазонность и требуемое изменение коэффициента усиления по диапазону. В зависимости от выбора длин вибраторов директорией структуры при прочих равных условиях может быть получена одна из двух приведенных на рис. 43 кривых. Кривая / - антенна без директоров; кривая 2 - директоры настроены на верхнюю частоту диапазона, кривая 3 - директоры настроены на среднюю частоту диапазона.

В качестве примера приведем некоторые результаты экспериментального иссле„ованля директорных структур, возбуждаемых диапазонной антенной. В табл. 7 представлены основные размеры директориой структуры, возбуждаемой соответственно полуволновым вибратором и диапазонной направленной антенной. При этом длина антенны L = 2,8Я,мин, количество вибраторов N = 12,

Таблица 7

0,15

0,17

0,20

0.22

0,25

0.27

0,33

0,35

0,38

0,48

0,47

0,46

0,45

0.44

0.43

0,42

0,41

0,40

0,39

0,38

Директорная структура, возбуждаемая полуволиовым вибратором, работает в диапазоне, с перекрытием Kf = 1,3; КБВ 0,6? Лпр изменяется в пределах 10,5-13 дБ. При возбуждении диапазонной антенной перекрытие диапазона составляет Kf = 1,7; КБВ 0,5; изменение Dnp в пределах 8-13 дБ. При этом происходит более полное использование свойств директорией струк-.о-уры, а также имеет месте требуемое изменение коэффициента (усиления для компенсации увеличения затухания на трассе по .мере роста частоты. Возбуждение директорных структур диапазон-ной антенной дает результаты, близкие к результатам, получае- мым при возбуждении линейными вибраторами. Основное преимущество состоит в том, что диапазонной аитеииой можно возбудить, в принципе, структуры, настроенные на отдельные области, лежащие в пределах работы диапазонной антенны. Следовательно, выполнив базовую конструкцию со значением Kf - j2~3, можно далее возбуждать любую директорную струк-



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 [16] 17 18 19 20 21 22



0.0082