9.8. ДИРЕКТОРНЫЕ АНТЕННЫ

Директорная антенна представляет собой линейную решетку полуволновых вибраторов. Ее конструкция и ДН показаны на рис. 9.20. Директорная антенна состоит из одного активного и нескольких пассивных вибраторов. Вибраторы крепятся на металлическом стержне. Такая конструкция объясняется тем, что в месте крепления находится узел электрического поля, и сам крепящий стержень перпендикулярен к плоскости поляризации излучателей.

Даренторы

Ашивный бафатор ю

Рис. 9.20. Д-гректорная антенна: а-конструедия; б - диатрам.ма направленности

Взаимное влияние вибраторов уменьшает входное сопротивление антенны, поэтому в качестве активного вибратора выбирается петлевой вибратор, крепящийся в центре петли к стержню. Рядом с активным вибратором на расстоянии Хо/4 (со стороны, противоположной излучению) помещается пассивный вибратор, выполняющий функцию рефлектора. Индуктивное сопротивление рефлектора обеспечивается за счет увеличения его длины по сравнению с длиной активного вибратора до /р= = (0,51-0,52)10. Для получения емкостного сопротивления директора его длина укорочена до /д= (0,35-0,44)Яо.

Так как рефлектор усиливает поле в направлении активного вибратора и ослабляет поле в обратном направлении, то применение нескольких рефлекторов не имеет смысла, поскольку все рефлекторы, следующие за первым, будут очень слабо возбуждаться. Эффект концентращии электромагнитной энергии в направлении излучения увеличивается с увеличением числа директоров. Однако на практике црименяется не более 5-7 директоров. Это объясняется малым увеличением КНД при дальнейшем увеличении числа вибраторов и большим увеличением длины антенны. Коэффициент направленного действия антенны невысок, приближенно вычисляется по формуле

КНД = /Са/аДо, (9.33)

где / - общая длина антенны; /Са===(5-7) - коэффициент, зависящий от длины антенны (убывает с увеличением длины).

Директорные антенны применяются в метровом и дециметровом диапазонах волн, рабочая полоса частот 5-15%, диаграмма направленности имеет ширину 15-40° и зависит от числа вибраторов и качества настройки.

9.9. ВОЛНОВОДНО-ЩЕЛЕВЫЕ АНТЕННЫ

Волноводно-щелевые антенны в качестве излучателя имеют несколько щелевых вибраторов, прорезанных в волноводе (рис. 9.21).

Щель, как и вибраторы антенны, обладает резонансными свойствами. Резонансная длина щели приблизительно равна 21= =Хо/2. Щель, прорезанная в волноводе, естественно, имеет однонаправленное излучение.

ющии поршень

ющиц поршень

Наерузна

Наепрзна

gj Шеррзна

Нагрдвт

агруш

Рис. 9.21. Волноводно-щелевые антенны: а, б - резонансные; в, г, д, е - нерезоваисные ,

Щель может быть прорезана в широкой и узкой стенках волновода. При ЭТ0.М продольная щель в широкой и узкой стенках эквивалентна параллельно включенному в линию сопротивлению, поперечная щель в широкой стенке - последовательному.

Сопротивление щели зависит от места расположения в волноводе. iB тех случаях, когда необходимо обеспечить согласование антенны с трактом, меняют месторасположение щели или щель поворачивают. Например, продольная щель в центре широкой стенки волновода почти не излучает; если ее поворачивать пли смещать в сторону боковых стенок, то излучение увеличивается, поперечная щель в узкой стенке волновода также почти не излучает; если ее поворачивать, то излучение увеличивается. Ширина щели определяется из условия электрической прочности. Увеличение ширины щели увеличивает ее электрическую прочность и уменьшает резбнансную длину, она становится меньше Яо/2. Для получения узкой диаграммы направленности применяются мно-гоэлементяые волноводно-щелевые антенны.

Если антенны состоят из N продольных щелей, расположенных на расстоянии .А,в/2, то для достижения полного согласования сссротивлние каждой щели должно быть больше волнового сопротивления волновода в N раз. Аналогично этому сопротивление поперечной щели должно быть меньше волнового сопротивления волновода также в раз. Если щели воз1буждены синфазно, ТОмаксимум главного лепестка будет ориентирован перпендикулярно плоскости расположения щелей, причем в плоскости, перпендикулярной продольной оси волновода, ДН будет широкой, а в плоскости, содержащей ось волновода, - узкой и тем уже, чем больше длина антенны. Достигнуть синфазного возбуждения антенны можно двумя способами: либо выбором расстояния между соседними щелями, равным Хв на рис. 9.21,а, либо выбором расстояния, равным а дополнительный сдвиг

фаз на п реализовать за счет неидентичного расположения щелей, как это сделано на рис. 9.21,6, где поперечная составляющая тока по разные стороны осевой линии имеет разные направления. Синфазные антенны обычно работают в режиме стоячей волны, для обеспечения которого В конце антенны устанавливается короткозамыкающий поршень. Расстояние между поршнем и последней щелью должно быть таким, чтобы щели находились в .пучности стоячей волны в волноводе. Синфазные многощелевые антенны являются резонансными (узкополосными).

Лучшими диапазонными свойствами обладают нерезонансные антенны рис. 9.21,в, г. д, е. У них щели расположены на расстояниях несколько больше или меньше Кв- В связи с тем, что в вол-новоде имеет место бегущая волна, для устранения отражения от короткозамкнутого конца антенны в нем устанавливается нагрузка (поглотитель).

Волноводно-щелевые антенны применяются в сантиметровом и миллиметровом диапазонах волн,