Система из двух вибраторов

МНОГОВИБРАТОРНЫЕ АНТЕННЫ

Симметричный вибратор и другие простейшие антенны обладают слабыми направленными свойствами. Улучшение направленных свойств можно получить применением антенн, состоящих из не­скольких вибраторов. Такие антенны могут отличаться взаимным расположением вибраторов в пространстве и системой питания.

Для формирования характеристики направленности с одним главным направлением излучения или приема рассмотрим систему, состоящую из двух вибраторов 1 и 2, удаленных друг от друга на расстояние d=0,25λ, токи в которых равны по амплитуде, но ток вибратора 2 опережает по фазе ток вибратора 1 на 90 градусов. Следовательно, вибратор 2 формирует поле Е₂, опережающее по фазе на 90° поле Е₁, излучаемое вибратором 1. За время распространения поля Е₂ на расстояние d= 0,25 λ, от вибратора 2 до вибратора 1 произойдет отставание по фазе на угол кd=90°. Имевшееся опережение по фазе окажется скомпенсированным и вблизи вибратора 1 поля Е₁ и Е₂. обоих излучателей будут иметь одинаковые фазы. Таким образом, в направлении вибратора 1 и далее будет распространяться волна с удвоенной напряженностью поля. При распространении волны в направлении вибратора поле Е₁ вибратора 1, пройдя путь d= 0,25 λ до вибратора 2, отстанет по фазе на угол kd=90° и окажется в противофазе с полем Е₂ вибратора 2. Здесь поля взаимно компенсируются, и излучения в этом направлении не будет. В рассмотренной системе вибратор 2 является рефлектором.

На достаточно большом расстоянии поле, созданное системе из двух вибраторов, можно определить по правилам сложения векторов по теореме косинусов:

Е= √(Е₁²+Е₂²+2Е₁Е₂ cosΨ)= E₁√(1+m² +2m cos φ)

Система из двух вибраторов

К определению множителя рефлектора в Е (а) и Н (6} плоскостях

где m= Е₁ / Е₂ = I₂/I₁, ψ — сдвиг по фазе между векторами; Е₂ и Е₁ — модули напряженности электрического поля.

Рассмотрим поле системы из двух вибраторов в меридиональной плоскости на больших расстояниях, для которых справедливы неравенства r>>λ и r>> d. Поле, созданное вибратором в точке А, обозначим через Е₁; поле, созданное вибратором 2, по модулю обозначим Е₂=тЕ₂. Сдвиг по фазе между полями Е₁ и Е₂ складывается из опережения по фазе тока I₂ относительно тока I₁ на угол Ф и отставания по фазе на угол k_∆r =kd за счет разности хода лучей _∆r Результирующий сдвиг по фазе между векторами Е₂ и Е₁ в точке А

Ψ=Ф-kd cosφ. Результирующее поле системы из двух вибраторов

E= E1 √(1+m² +2m cos(Ф-kd cos φ)) (8.1)

Поле, созданное одним вибратором (7.10) E1=(60/r_o) ∙ Ia F1(φ, ∆), определяется его характеристикой направленности F1( φ, ∆)= F1( φ). Следовательно, ДН системы из двух вибраторов можно определить из (8.1)

F(φ)= F1(φ). Fр(φ) (8.2)

где Fр(φ) = √(1+m² +2m cos(Ф-kd cos φ)) - множитель, учитывающий влияние рефлектора.

Для расчета ДН системы, состоящей из двух вибраторов, необходимо множитель характеристики направленности одиночного вибратора в свободном пространстве умножить на множитель системы (в данном случае на множитель, учитывающий влияние рефлектора).

В экваториальной плоскости (плоскость Н) симметричный вибратор имеет равномерное поле излучения во всех направлениях, не зависящее от углов ∆ (рис. 8.2,6), и характеристика направленности определяется только множителем системы — в данном случае множителем, учитывающим влияние рефлектора:

Fр( Δ) = √1+m² +2m cos(Ф-kd cos ∆)

В системе вибратор — рефлектор величины d и Ф не критичны и могут в некоторых пределах изменяться. Для получения односторонней направленности расстояние между вибраторами выбирают в пределах d=(0,25±0,125)λ и создают опережающий ток по фазе во втором вибраторе (рефлекторе) относительно первого на Ф=90±45°. При малых расстояниях между вибраторами d<0,125λ, направленные свойства системы проявляются слабо. При d>0,5 λ ДН становится многолепестковой.

Сопротивление излучения, а следовательно и входное сопротивление вибратора изменяется, если он работает вблизи других вибраторов. Сопротивление излучения вибратора с учетом влияния соседних Zэ=Z1+Zвн.12+Zвн.13+..., где Z1— собственное сопротивление вибратора; Zвн.12; Zвн13— сопротивления, внесенные из соседних вибраторов. Величина внесенных сопротивлений зависит от взаимного расположения вибраторов и соотношения токов в них:

Zвн12=m[ (Rl2 cos Ф2 -X12 sin Ф2) +(X12 cosФ2+R12 sin Ф2)],

где m=|I2│/│I1|—модуль отношения токов в вибраторах; Ф2-фаза тока второго вибратора относительно рассматриваемого. В случае синфазной равноамплитудной решетки m=1, Ф2=0, Zвн12 = R12 +iX 12.

Дата добавления: 2015-12-08