Расчет диаграммы направленности антенны

 

Антенны типа «волновой канал» в метровом диапазоне волн часто располагают на высоте нескольких длин волн над землей или опорной поверхностью, являющимися экраном. Влияние экрана на излученное антенной поле в этом случае часто используется для формирования в вертикальной плоскости диаграммы направленности заданной формы.

В общем случае для антенны, состоящей из нескольких вибраторов, с учетом влияния земли, диаграмма направленности антенны определяется формулой

                     (10.21)

 

где  - множитель. определяющий диаграмму одного вибратора;  - множитель антенны (решетки);  - множитель земли;  и  -угол места и азимут (рис. 10.1).

 

Множитель, определяющий диаграмму

одного вибратора

 

Этот множитель определяется формулой диаграммы направленности полуволнового вибратора:

в горизонтальной плоскости

 ,                                (10.22)

 

в вертикальной плоскости, перпендикулярной к оси вибратора,

 .                                      (10.23)

 

Множитель антенны

 

Формула для множителя антенны выводится для антенны, состоящей из точечных излучателей с извести ной фазой и величиной тока. Положение точечных излучателей совпадает с электрическими центрами вибраторов, составляющих антенну типа «волновой канал».

Формула выводится для точки, расстояние которой от начала координат велико по сравнению с размерами антенны. Окончательное выражение имеет вид

 . (10.24)

 

Множитель антенны нормирован и одинаков как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскости. А - постоянный коэффициент.

 

Множитель земли

 

Земля влияет на диаграмму направленности антенны только в вертикальной плоскости. В том случае, когда плоскость ‚расположения вибраторов (рис. 10.1) параллельна земной поверхности, антенна создает горизонтально поляризованное поле, наиболее часто используемое в ультракоротковолновом диапазоне при связи с учетом влияния земли.

Для горизонтально поляризованного поля модуль коэффициента отражения от земли близок к единице, а фаза к  тем точнее, чем меньше угол . Если принять это равенство точным, то множитель земли в вертикальной плоскости имеет вид

 

 ,                             (10.25)

 

где Н  -  высота антенны над землей.

Обычно при расчете множителя земли подбирают высоту антенны над землей такой. чтобы нижний лепесток множителя земли был направлен под заданным углом к горизонтальной плоскости.

 

Коэффициент направленного действия

 

Коэффициент направленного действия антенны типа «волновой канал» без учета влияния экрана определяется как и у антенны бегущей волны [ЛО 4] следующей приближенной формулой:

 

 ,                                         (10.26)

 

где  - длина антенны от рефлектора до последнего директора;  - коэффициент‚ зависящий от длины антенны, лежащий в пределах 4-10 и определяемый по графику рис. 10.2.

Коэффициент  увеличивается с уменьшением длины антенн, так как при этом увеличивается влияние множителя вибратора на общую диаграмму направленности

Рис. 10.2. Вспомогательный график для расчета коэффициента направленного действия антенны.

 

 

антенны. Влияние экрана при достаточно больших его размерах и малых потерях увеличивает коэффициент направленного действия антенны приблизительно в два раза.