лем одиночного вибратора, а в направлении ф=270° равна нулю. При ijj=-90° напряженность поля удваивается в направлении ф:=270°, и поле равно нулю при ф=90°.

Таким образом, в зависимости от разности фаз между токами, питающими два параллельных вибратора, излучение может усиливаться или ослабляться в направлении друг к другу. Это позволяет обеспечить их однонаправленное действие. Отметим, что напряженность поля усиливается в направлении вибратора с отстающей фазой возбуждающего тока.

\аО° 170°f 190° по°\\во

Г80°

Рис. 9.10. Диаграмма маправлевности антенны из двух вибраторов: ♦ а -1})=0°; б - })=90; в -(J)=180°

Вибратор, усиливающий излучение в направлении на другой вибратор, называется рефлектором. Вибратор, ослабляющий излучение в направлении на другой вибратор и усиливающий излучение в противоположном направлении, называется директором. Необходимость обеспечения определенных сдвигов фаз между токами, питающими вибраторы, усложняет конструкцию антенны. Поэтому в большинстве случаев вибраторы, выполняющие роль рефлекторов или директоров, не содержат источников питания, т. е. являются пассивными. Они возбуждаются электр.омагнитным полем питаемого {активного) вибратора. Заметим, что в конструкциях с пассивными вибраторами не удается получить равенство амплитуд токов в вибраторах и обеспечить полную однонаправленность.

Чтобы пассивный вибратор работал как рефлектор, необходимо возбуждать в нем ток /р, сдвинутый по фазе относительно тока /о в активном вибраторе в сторону опережения на 90. В этом случае электромагнитные волны, излучаемые вибраторами, сложатся в направлении активного и .вычтутся в направлении пассивного вибраторов. Опережающий СДвиг по фазе в пассивном вибраторе можно получить путем выбора его длины больше W2 (сопротивление вибратора индуктивное), что видно из рассмотрения векторной диаграммы рис. 9.11,а..

Начальный вектор тока в активном вибраторе / . Непосредственно у активного вибратора напряженность магнитного поля излучения в сторону рефлектора На совпадает по фазе с током /о. Достигнув рефлектора, поле На отстает по фазе от тока в активном вибраторе на 90°, т. е. на время распространения волны

от активного вибратора \к рефлектору. Это поле (Яа) наводит в рефлекторе ЗДС взаимоиндукции £р, которая отстает от создающего ее ноля также на 90°. Под действием этой ЭДС в рефлекторе протекает ток /р. Так как рефлектор длиннее Хо/2, то его сопротивление имеет индуктивный характер, поэтому ток в рефлекторе отстает от наведенной ЭДС примерно на 90°. (Магнитное поле Яр, созданное этим током, в плоскости активного вибратора Яр отстает на 90° и находится в фазе с На. Чтобы пассивный вибратор был директором, необходимо возбуждать в нем ток, сдвинутый по фазе в сторону отставания на 90° относительно тока в активном вибраторе. На рис. 9.11,6 показана векторная диаграмма, из которой видно, что необходимый сдвиг по фазе тока Б директоре /д может быть получен при его укорочении по сравнению с Хо/2 (сопротивление емкостное).

1р Hp

Рис. 9.11. Сложение полей активного

1И иасоивного вибраторов: а - пассивный рефлектор; б - пассивный [Директор

Рис. 9.12. К расчету диаграммы направленности линейной решетки

/ /

----

- /

9.7. АНТЕННЫЕ РЕШЕТКИ

Многовибраторные антенны называются антенными решетками. Вибраторы IB антенной решетке располагаются определенным образом относительно друг друга и питаются по определенному закону от общего или когерентных источников сигнала. Заметим, что в качестве излучателей могут использоваться не только вы-шераосмотренные вибраторы, но и щелевые вибраторы, рупоры, диэлектрические, спиральные и другие антенны. В зависимости от расположения излучателей (вибраторов) различают линейные (одномерные) и поверхностные (двумерные) решетки. Поле, создаваемое решетками, представляет собой результат суперпозиции волн, воз1буждаемых каждым излучателем в отдельности.

Линейная решетка (рис. 9.12) представляет собой ряд полуволновых вибраторов, расположенных вдоль прямой линии на одинаковом расстоянии d друг от друга. Предположим, что амплитуды токов в вибраторах одинаковы и фазовый сдвиг токов в соседних вибраторах также одинаков и равен чр. Напряженность поля в Произвольной точке М такой решетки равна [42]:

max 1 sm[0,5(kdsinen-~m

где Oi (6, ф) - диаграмма направленности одного излучателя в плоскости Е как функция угла 6 или в плоскости Н как функция угла ф; Го - расстояние от среднего излучателя до точки наблюдения; \ро - фаза тока (поля) в среднем излучателе.

Поскольку фаза поля не зависит от угловых координат, то это означает, что линейная решетка излучает сферическую волну с фазовым центром в геометрическом центре, а ДН антенны определяется уравнением:

sin [0,5 и (Ыsin6 -гр)]

Фп(еп)=Ф1(в, Ф)

sin [0,5 (Ы sin 6п - ip)]

множитель системы линейной решетки имеет вид

sin[0,5n(fedsin G -гр)]

Фс(е )=

sin[0,5(Wsine -а]))]

(9.25)

(9.26)

На основании (9.25) можем сделать вывод, что в линейной решетке из п вибраторов следует ожидать более высокой напра.в-ленности, чем в случае одного вибратора. При большом числе вибраторов множитель системы с изменением угла Вп меняется значительно быстрее, чем множитель Ф(9, ф), так как 0,5пМ значительно больше kt. Множитель системы три изменении угла Qn от О до 360° может многократно обращаться в нуль, что говорит о многолепестковом характере диаграммы направленности.

Формой и наиравлением главного лепестка множителя решетки можно управлять, меняя фазы ijj питающих токов. Воспользовавшись (9.26), МОЖНО показать [42], Что в случае синфазной решетки (г}7=0) пространственная диаграмма множитедя системы выглядит так, как показано на рис. 9.13. При появлении фазового сдвига между токами в вибраторах i5=i5i пространствен-ная диаграММа множителя принимает форму ВОронки (рис. 9.14). Угол раокрыва воронки бр уменьшается с увеличением фазового угла г)?. Толщина стенок воронки уменьшается с увеличением длины антенны. При 1]>=М диаграмма множителя системы принимает игольчатую форму, показанную на рис. 9.15.

Рис. 9.13. Множитель линейной каинфазной решетки грО