Android-приложение для поиска дешевых авиабилетов: play.google.com
Главная -> Антенны

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

в качестве антенн вращающейся поляризации широкое применение в диапазонах сантиметровых, дециметровых и метровых волн нашли спиральные антенны, излучающие поле примерно круговой поляризации в направлении своей оси.

Спиральные антенны разделяют на цилиндрические, конические и плоские.

Цилиндрическая спиральная антенна состоит из нескольких витков проволочной спирали. Токи в спирали возбуждаются с помощью коаксиальной линии, для чего один из концов спирали присоединяют к центральному проводнику линии. Внешний проводник коаксиальной линии (оплетка, если это коаксиальный высокочастотный кабель) присоединяют к металлическому экрану, препятствующему возбуждению электрических токов на внешней поверхности коаксиальной линии питания и в значительной степени подавляющему задний лепесток антенны, а также служащему противовесом по отношению к спирали (рис. 10.8).

При подключении линии к высокочастотному генератору в спирали возбуждается бегущая волна электрического тока. Поэтому спиральную антенну можно отнести к классу антенн бегущих волн.

Выбором соответствующих диаметра витков £»Хо/3 и шага намотки S« »Яо/4 можно обеспечить излучение энергии вдоль оси спирали (перпендикулярно экрану) в направлении движения бегущей волны тока, причем в этом направлении поляризация электромагнитной волны в дальней зоне антенны близка к круговой.

Коэффициент направленного действия спиральной антенны приближенно можно определить по формуле

Z)»!l5(Z,Ao)2nSAo.

где L - длина витка спирали; п - число витков спирали; Хо - длина волны в свободном пространстве.

Входное сопротивление спирали определяется по формуле. Ом:

Спиральная антенна сохраняет свои направленные свойства в диапазоне длин волн 0,7Яопт". 1,2Хопт, где Хопт - длина волны, для которой размеры антенны являются оптимальными.

Применение вместо цилиндрических спиралей конических (рис. 10.9) МО7 жет обеспечить широкополосность примерно в двукратном диапазоне волн. При одинаковом с пилиндрической спиралью числе витков коническая спиральная антенна формирует более широкую диаграмму направленности, чем цилиндрическая. Это объясняется тем, что при возбуждении токов вдоль провода спирали эффективно излучает только часть витков конической спирали, длина которых близка к длине волны. С уменьшением длины волны активная область спирали перемещается в сторону витков с меньшим диаметром.

В плоских спиральных антеннах также возбуждается бегущая волна тока. В отличие от цилиндрических и конических спиралей, они при отсутствии экрана излучают волны круговой поляризации в двух направлениях, а именно в направлениях, перпендикулярных плоскостям спирали. Для получения однонаправленного излучения плоскую спираль размещают на одной стороне диэлектрической пластины, другая сторона которой металлизирована.



10.4. Антенны поверхностных волн

Замедленные волны, распространяющиеся вдоль той или иной замедляющей поверхности, получили название поверхностных волн.

Используя поверхностные волны, можно получить направленное излучение и, следовательно, направленный прием. Антенна поверхностных волн состоит из возбудителя и направляющей структуры (направителя). Задача возбудителя заключается в сосредоточении большей части излучаемой энергии, полученной от генератора, в сторону направителя и создании вдоль него (и совместно с ним) поверхностной волны. Обычно излучение возбудителя имеет небольшую направленность, а направленность антенны обеспечивается излучением направителя. Суммарное излучение является результатом интерференции собственного излучения возбудителя и излучения направителя.

Антенны поверхностных волн в своем подавляющем большинстве являются антеннами бегущей волны. Антенны бегущих волн имеют сравнительно малые поперечные размеры при достаточно высокой направленности. Поэтому их размещают часто там, где нельзя размещать антенны с большим поперечным сечением, а именно на подвижных объектах различных типов.

Направители бывают диэлектрическими и металлическими. По форме на-правители антенн поверхностных волн могут быть плоскими, дисковыми и стержневыми. В качестве возбудителей чаще всего используют односторонне направленные излучатели: рупор, открытый конец волновода, вибратор с рефлектором и т. д.

На рис. 10.10 представлено несколько видов плоских антенн поверхностных волн. К плоским антеннам поверхностных волн относятся также и антенны с замедляющей поверхностью в виде дисков, имеющих в качестве возбудителей ненаправленные излучатели (вертикальный вибратор, круговую щель и т. д.). В плоскости диска диаграмма направленности круговая, а в плоскости, перпендикулярной диску, зависит от диаграммы направленности возбудит я, диаметра диска и замедления поверхностной волны.

Из стержневых антенн поверхностных волн наибольшее распространение получили диэлектрические антенны.

Диэлектрическая стержневая антенна представляет собой диэлектрический стержень, как правило, имеющий форму цилиндра или конуса (чаще усечен» ного), возбуждаемого фидерной линией (обычно круглым волноводом).

Однако диэлектрические антенны могут иметь стержни не только круглого сечения, но и квадратного, прямоугольного, эллиптического и кольцевого.

Часто применяются такие диэлектрики, как полиэтилен, фторопласт, полистирол, имеющие относительную диэлектрическую проницаемость ег2...2,Ь и малые диэлектрические потери.



Рис. 10.10. Плоские антенны поверхностных волн:

1 - рупорный возбудитель; 2 - диэлектрический направитель; 3 - металлический ребристый направитель; 4 - штыревой возбудитель; 5 - диэлектрический диск



Диэлектрические стержневые антенны применяются для формирования сравнительно узких диаграмм направленности (шириной до 15... 20°) с максимумом излучения в направлении продольной оси стержня (рис. 10.11). Положительным свойством диэлектрических стержневых антенн, как и других антенн бегущей волны и поверхностных волн, рассмотренных выше, является возможность получения размеров ее эффективной поверхности, большей, чем площадь ее поперечного сечения, перпендикулярного направлению максимального излучения антенны. Это обусловлено продольной протяженностью диэлектрического стержня.

Такое свойство приводит к широкому применению диэлектрических стержневых антенн в качестве излучателей антенных решеток.

Диэлектрические антенны применяются в сантиметровом и примыкающей к нему коротковолновой части дециметрового диапазонов длин волн и являются сравнительно широкополосными (относительная полоса 40... 50%) антеннами. »

С увеличением длины стержня его диаграмма направленности сначала сужается, а уровень боковых лепестков и КНД растут, достигая своего максимума при некотором оптимальном значении длины опт, после чего с дальнейшим увеличением длины диаграмма направленности сужается, а уровень боковых лепестков быстро возрастает и КНД падает. Затем при дальнейшем удлинении стержня диаграмма антенны становится двухлепестковой (рис. 10.12).

Оптимальная длина стержня определяется по формуле

/опт До = о, 5vф/{,c - Vф).

где с - скорость света (с=3-10° м/с); Vф - фазовая скорость распространения волны в стержне (г)ф<с).

При выполнении этого условия КНД максимален и равен (7... 8)гоптДо.

У цилиндрических диэлектрических стержней опт уменьшается с ростом их диаметров, а уровень боковых лепестков растет.

Для улучшения согласования диэлектрической стержневой антенны со сво-

1=1/л


Рис. 10.11. Продольное сечение стержневой диэлектрической антенны длиной 6 длин волн

Ируглый волноЁод Рвансиальный фидер




1<L

Рис. 10.12. Диаграммы направленности диэлектрической стержневой антенны в зависимости от ее длины по сравнению с оптимальной



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



0.0081
Яндекс.Метрика