Проектирование антенно-фидерных и сверхвысокочастотных устройств

1.

Центр дистанционного обучения
Проектирование
антенно-фидерных и
сверхвысокочастотных
устройств
Раевский Георгий Петрович
e-mail: [email protected]
Online-edu.mirea.ru
online.mirea.ru

2.

Центр дистанционного обучения
Л3
2. СИММЕТРИЧНЫЙ ВИБРАТОР
Общий вид
online.mirea.ru

3.

Центр дистанционного обучения
Л3-2
Эпюры нормированного напряжения, тока и
входного сопротивления нагруженной линии
Эпюры напряжений, тока и входного
сопротивления в короткозамкнутой
линии
Эпюры напряжения, тока и входного
сопротивления в разомкнутой линии
online.mirea.ru

4.

Центр дистанционного обучения
Л3-1
• 2.1 Распределение тока по вибратору
Размеры вибратора соизмеримы с длиной волны: амплитуда
и фаза тока меняются по длине вибратора
В качестве основной расчетной модели симметричного вибратора
используется представление его в виде двухпроводной длинной линии
с потерями, оборванной на конце - холостой ход. Провода линии
разводятся в стороны на 900
online.mirea.ru

5.

Центр дистанционного обучения
Распределение тока и напряжения представляется в виде стоячей волны
соответственно с нулем тока на свободных концах вибратора. Причем в
следствие потерь на излучение в узлах стоячей волны значения тока и
напряжения становятся ненулевыми
Л3-2
Представление симметричного вибратора в виде суммы диполей Герца
Распределение тока вдоль вибратора записывается в виде I 0 I п sin (l z )
где γ = α-jβ — комплексная постоянная распространения волны тока вдоль
эквивалентной двухпроводной линии;
l — длина одного плеча вибратора;
Iп — ток в пучности стоячей волны, связанный с током на входе вибратора I0
соотношением I 0 I п sin l
online.mirea.ru

6.

Центр дистанционного обучения
Л3-3
Распределение тока и напряжения (потенциала) по
вибратору: —без учета затухания; ---с учетом затухания.
Падающая и отраженная волны тока распространяются по проводнику
вибратора со скоростью света в свободном пространстве Vф=С и
пространственный период стоячей волны составляет λ
online.mirea.ru

7.

Центр дистанционного обучения
Л3-4
К расчету ДН симметричного вибратора
I I П sin k (l z I 0
Модель расчета ДН
симметричного вибратора
I П sin k (l z
sin kl
Симметричный вибратор
представляется в виде непрерывной
последовательности элементарных
диполей, амплитуда и фаза питающих
токов которых учитывает реальное
распределение тока вибратора в каждой
точке его излучающей поверхности. .
В удаленной точке пространства (в дальней зоне) учитывается результат
наложения полей всех элементарных вибраторов.
online.mirea.ru

8.

Центр дистанционного обучения
ДН симметричного вибратора
Л3-5
I п e jkr0
cos(kl cos ) cos kl
E jW0
sin
kr0
sin 2
Каждый множитель имеет определенный физический смысл. В квадратных
скобках выделено произведение двух множителей, зависящих от угла θ и
представляющее собой диаграмму направленности в меридиональной
плоскости F(θ).
Первый множитель sinθ представляет собой диаграмму направленности
элементарных источников, то есть диполей, из которых образована антенна.
Второй, дробный, множитель cos(kl cos ) cos kl
sin 2
определяет результат интерференции полей всех элементарных излучателей.
В нем учитываются два основных фактора:
а) закон распределения тока по длине вибратора sin k (l z )
определяющий амплитудное распределение токов, питающих диполи, т.е.
распределение интенсивности полей;
online.mirea.ru

9.

Центр дистанционного обучения
Л3-6
определяющий амплитудное распределение токов, питающих диполи, а
следовательно, и распределение интенсивности полей;
б) фазовый сдвиг между полями как результат разноса элементарных диполей
в пространстве в пределах размеров антенны:
cos k z cos
Его принято назвать комбинационным или множителем комбинирования. Он
имеет осциллирующий характер, что связано с периодическим изменением
фазовых соотношений между интерферирующими полями вибраторов по
координатам пространства. Направление, в котором имеет место синфазное
сложение полей определяет положение лепестков ДН – главного или
боковых.
Число осцилляций Eθ(θ) зависит от электрической длины вибратора kl=2πl/λ,
играющей также роль частоты. С увеличением электрической длины
вибратора частота осцилляций возрастает.
online.mirea.ru

10.

Центр дистанционного обучения
ДН вибратора длиной l / 4
online.mirea.ru

11.

Центр дистанционного обучения
Л3-7
ДН симметричного вибратора различной электрической длины в полярной
системе координат: а – ДН вибратора, распределение тока вдоль вибратора
Характерным фактом с точки зрения интерференции является нулевое
излучение вибратора длиной l / 1
в его экваториальной плоскости (θ=90°). Он может рассматриваться как
состоящий из двух полуволновых с равными амплитудами и противофазными.
ДН в экваториальной плоскости вибратора не зависит от угла φ поскольку в
плоскости, перпендикулярной оси вибратора его ДР определяется как сумма
полей одиночных элементарных диполей.
online.mirea.ru

12.

Центр дистанционного обучения
Зависимость ДН симметричного вибратора от его электрической длины
online.mirea.ru

13.

Центр дистанционного обучения
Л3-8
Среди вибраторов разной длины один из них длиной