Диэлектрические стержневые антенны

Назначение. Принцип работы

 

Диэлектрические стержневые антенны относятся к антеннам бегущей волны с замедленной фазовой скоростью (). Они применяются на границе сантиметрового и дециметрового диапазонов волн в полосе частот от 2 до 10 Ггц.

На рис. 8.1 приведена наиболее типичная схема диэлектрической стержневой антенны. Она представляет собой диэлектрический стержень 1, возбуждаемый круглым волноводом 2 с возбудителем 3 и питающим фидером 4. В зависимости от требований, предъявляемых

 

Рис. 8.1. Диэлектрическая стержневая антенна:
1 — диэлектрический стержень; 2 — возбуждающее устройство; 3 — возбудитель; 4 — питающий фидер.

 

к антенне, ‚поперечное сечение стержня, возбудитель и его питание могут изменяться. Наиболее часто используются цилиндрические и конические стержни.

Диэлектрический стержень антенны можно рассматривать как отрезок диэлектрического волновода. Из теории диэлектрических волноводов известно, что в них могут распространяться как симметричные, так и несимметричные волны [ЛО 1], [ЛО 13].  Волны симметричного

 

типа, как правило, не используются в диэлектрических стержневых антеннах, так как вследствие осевой симметрии они не излучают вдоль оси стержня. Основной волной, используемой с этой целью, является несимметричная волна типа .

Распределение‚ поля волны  дано на рис. 8.2. В отличие от волны типа Нм в круглом металлическом волноводе, касательные составляющие электрического

Рис. 8.2. Распределение поля волны .

 

поля волны к границе диэлектрика отличны от нуля из-за существования поля вне диэлектрического стержня. Следствием этого является наличие продольной
составляющей электрического поля волны , объясняющее одновременное существование в диэлектрическом волноводе несимметричных волн типа Н и Е.

С помощью одного стержня удается формировать диаграммы направленности шириной . Для получения более узких диаграмм направленности используются решетки, в которых диэлектрические стержневые антенны являются отдельными излучателями. С учетом направленных свойств излучателей, взаимосвязь между ними и ее «влияние на входное сопротивление слабее, чем в «решетках, состоящих из вибраторов и щелей, что облегчает настройку и управление решеткой.

Скорость распространения волны вдоль диэлектрического стержня мало зависит от длины волны. Поэтому диэлектрические стержневые антенны широкополосные и их полоса пропускания ограничивается, в основном, диапазонными свойствами возбуждающего устройства.

 

 

При широкополосном возбудителе она может достигать .

Преимуществом диэлектрических антенн является простота конструкции и малые поперечные размеры. Как и у всех антенн типа бегущей волны с замедленной фазовой скоростью, их особенностью является то, что сужение диаграммы направленности происходит за счет увеличения не поперечных размеров антенны, а продольных размеров при малом поперечном. Эта особенность определяет их применение, в частности, в авиационных радиоустройствах.

Недостатком диэлектрических стержневых антенн является сравнительно малая пропускаемая мощность и малая направленность излучения.