Антенны типа «волновои канал»

 

Общие сведения

 

Антенна типа «волновой канал», иначе называемая директорией антенной, относится к классу антенн бегущей волны. Бегущая волна, распространяющаяся вдоль оси Z антенны (рис. 10.1), формируется системой симметричных пассивных вибраторотв-директоров (1, 2, З,4), образующих линию с замедленной волной, замедление которой близко к единице. Бегущая волна возбуждается в линии с помощью возбудителя, состоящего из симметричного активного вибратора 0, к которому подводится питание от генератора, и пассивного симметричного вибратотра-рефлтектора (—1)‚ отражающего волну в сторону директоров. Все вибраторы параллельны друг другу и расположены в одной плоскости симметрично относительно продольной оси 2, вдоль которой распространяется волна.

Рис. 10.1. Схема антенны типа «волновой канал».

Как и во всякой антенне бегущей волны, ширина диаграммы направленности слабо зависит от длины антенны, т. е. от числа директоров. Поэтому число директоров, как правило, бывает не больше десяти. Для отражения волны в сторону директоров достаточно одного рефлектора. Для формирования бегущей ‚волны требуется определенная настрой-ка всех вибраторов антенны в зависимости от длины волны и расстояния между вибраторами. Поэтому антенна типа «волновой канал» является сравнительно узкополосной. Ее полоса пропускания составляет несколько процентов.

 

 

 

 

Длина вибраторов в антенне близка к половине длины волны, что определяет ее рабочий диапазон волн - границу метрового и дециметрового диапазонов. Назначением антенны типа «волновой канал» является формирование диаграммы направленности шириной в обоих плоскостях не менее . У этих антенн, как у всех антенн бегущей волны, диаграмма направленности в осевом направлении формируется продольным, а не поперечным размером, что определяет их области применения. Антенны типа «волновой канал» нашли широкое применение в качестве приемных телевизионных антенн и антенн радиолокационных станций, где они используются как в качестве самостоятельных антенн, так и элементов решеток и облучателей зеркальных антенн.

Отличительной особенностью антенн типа «волновой канал» является небольшое активное входное сопротивление активного вибратора, уменьшенное за счет влияния пассивных вибраторов до   ом, в то время как одиночный полуволновый вибратор имеет активное сопротивление около   ом. Это вызывает известные трудности в согласовании антенны со стандартными фидерными линиями.

Для успешного формирования бегущей волны и диаграммы направленности амплитуды токов во всех вибраторах антенны должны быть примерно  одинаковы. Токи в директорах по мере удаления от активного вибратора должны запаздывать по фазе на все большую величину по сравнению с фазой тока в активном вибраторе, в соответствии, с запаздыванием фазы волны, бегущей вдоль антенны. Для этого входное сопротивление директоров [ЛО 5], должно носить емкостный характер, а длина их должна быть меньше половины длины волны. Для ослабления поля, излученного антенной в направлении, противоположном бегущей волне, ток в рефлекторе должен опережать по фазе ток в активном вибраторе. Поэтому входное сопротивление рефлектора должно носить индуктивный характер, а длина рефлектора должна быть больше половины длины волны. Подбор расстояния между директорами, которое обычно составляет , расстояния между рефлектором и активным вибратором, составляющего (  , и соответствующая настройка вибраторов подбором их длины позволяют удовлетворить изложенные выше требования.

 

Второй отличительной особенностью «волнового канала»‚ вытекающей из принципа его действия, является значительная сложность настройки антенны, так как настройка одного из элементов влияет на работу ‚всех других, связанных с ним. Сложность настройки возрастает с увеличением числа элементов. Соответственно сложным является и теоретический ‚расчет характеристик антенны, в первую очередь токов в вибраторах. Методика расчета антенн типа «волновой канал» наиболее полно была изложена в лекциях Л. Н. Лошакова      [Л 1], по материалам которых в основном составлена расчетная часть настоящего пособия. В связи с большой сложностью расчетов и сравнительно малой их точностью, для антенн типа «волновой канал» большое значение имеет экспериментальная отработка параметров.

В литературе‚ к настоящему времени имеется большое количество экспериментальных данных по антеннам типа «волновой канал» (по числу вибраторов, неэквидистантности их положения, расстоянию между ними) [ЛО4‚ ЛО5, Л2‚ ЛЗ]. Однако ввиду большого количества параметров, влияющих на форму, ширину диаграммы направленности и другие характеристики антенны эти отдельные данные недостаточны для использования их с целью получения достаточно обобщенных результатов. Поэтому мы ограничимся изложением способа расчета антенн достаточно простого даже при большом количестве элементов и ссылками на литературу с экспериментальными и некоторыми расчетными данными.