Главная Бухгалтерия в кармане Учет расходов Экономия на кадровиках Налог на прибыль Как увеличить активы Основные средства
Главная ->  Магнитная запись импульсов 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 [ 34 ] 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165

Фонус


Рнс. 6-41. Линзовые антенны.

а - замедляющая линза из высокочастотного диэлектрика (/ - облучатель; 2 - линза); б - замедляющая линза из искусственного диэлектрика (/ - металлические листы; 2 - профиль линзы; 3 - листы из полистирола): е - ускоряющая металло-пластннчатая линза.

Определяем ширину характеристики направленности:

ф£ = 56.- 187°; ея = 67~ 22°.

Находим к. н. д.:

30-3 = 9.

По сравнению с параболической рупорная антенна при одинаковом направленном действии имеет большие габариты.

Линзовые антенны представляют собой устройство, состоящее из электрической лршзы и облучателя, помещенного в ее фокусе. В линзовых антеннах происходят явления, аналогичные явлениям, сопровождающим работу оптических линз, заключающиеся в том, что перехватываемый линзой параллельный пучок лучей собирается в ее фокусе, а также наоборот, расходящийся пучок лучей от размещенного в фокусе источника света преобразуется на выходе линзы в параллельный пучок лучей.

Линзовые антенны разделяются на замедляющие, в которых фазовая скорость распространяющейся волны меньше ее скорости в свободном пространстве, и на ускоряющие, в которых фазовая скорость волны больше скорости в свободном пространстве.

Замедляющие линзовые антенны выполняются из высокочастотного диэлектрика, например полистирола (рис. 6-41, й), и и искусственного диэлектрика, изготовляемого из металлических дисков, шариков и т. д., расположенных в пространстве по профилю линзы (рис. 6-41, б).

Металлические элементы в искусственном диэлектрике прикрепляются к листам пенопрлистирола, имеющего малые потери энергии и вес.

Так как диэлектрическая проницаемость диэлектрика больше единицы, то фазовая скорость радиоволн, проходящих через линзу, уменьшается. При этом волна, идущая от облучателя в направлении луча 1 (рис. 6-41, й), проходит по телу линзы (замедляясь) больший путь, чем в направлении лучей 2 и 3, зато лучи 2 и 3 затрачивают большее время на пути до тела линзы. Таким образом, наряду с преломлением волн в диэлектрике, изменяющим направление хода лучей, происходит выравнивание фаз.

Подбором профиля линзы можно добиться того, чтобы на ее выходе лучи шли параллельно друг другу и имели одинаковые фазы, т. е. добиться превращения, например, сферического фронта волны облучателя в плоский фронт, обеспечивающий высокую направленность антенны.

Ускоряющие линзовые антенны выполняются в виде набора параллельных металлических пластин при оптимальном расстоянии между ними 0,58-0,62 X (металлопластинчатые лиизы, рис. 6-41, в) или секций прямоугольных волноводов, оси которых параллельны оси лннзы. В обоих случаях фазовая скорость радиоволн будет больше скорости в воздухе. Поэтому профиль ускоряющих линз обратен профилю замедляющих.

Направленное действие обоих видов линзовых антенн увеличивается при увеличении отношения поперечных размеров линзы к длине волны. Коэффициент направленного действия линзы равен:

DjisKc 2,4

где S -- геометрическая площадь сечения линзы.

Пример. Определить к. н. д. линзовой антенны с поперечными размерами 50 X 30 см на волне Я =-3,2 см.

:=2,4.

3,14-1 500 3,22

= 1 100.

В качестве облучателей линзовых антенн применяются небольшие рупоры. Наиболее часто линзовую антенну сочленяют с рупорной, устанавливая в выходном отверстии (раскрыве) последней ускоряющую линзу (рис. 6-41, б). Это при той же направленности позволяет более чем в 10 раз сократить длину рупора.

Антенны поверхностных воли состоят из первичного источника излучения - возбз'дителя и металлической или диэлектрической поверхности - н а п р а-в и т е л я, увеличивающего направленное действие возбудителя (рис. 6-42). Излученная возбудителем радио



Рнс. 6-42. Антенны поверхностны.ч волн.

н - направитель в виде металлической пластины с диэлектрическим покрытием (/ -- возбудитель, 2 - направитель); 6-направитель в виде плоской периодической структуры; в-направитель в виде цилиндрической периодической структуры.



частотная энергия распространяется вдоль направителя в виде плоской волны, называемой поверхностной волной, что и приводит к увеличению ийправленного действия антенны.

Создание поверхностной волны возможно при условии замедления фазовой скорости волны возбудителя по сравнению со скоростью в воздухе. Это замедление возможно получить, например, в случае применения в направителе плоской металлической пластины или стержня с тонким диэлектрическим покрытием (рис. 6-42, а).

Если бы направитель обладал идеальной проводимостью, то электромагнитные волны полностью излучались бы им в окружающую среду, так как внутри идеаль-ного проводника электрическое поле отсутствует. По мере уменьшения Проводимости металла напряженность электрического поля в ием увеличивается, что приводит к уменьшению фазовой скорости и к концентрации энергии вдоль направителя. Однако при уменьшении проводимости резко растут потери энергии в металле. Поэтому в качестве направителя применяется металл с высокой проводимостью, покрытойслоем диэлектрика, в котором фазовая скорость волны меньше скорости в воздухе. Чем толще слой диэлектрика, тем сильнее поверхностная волна, но тем и больше потери энергии в диэлектрике.

Эффект уменьшения фазовой скорости волны можно получить также при возбуждении металлических плоских или цилиндрических поверхностей, имеющих периодическую структуру, например канавки (рис. 6-42, б и б).

Направленность излучения антенны поверхностных волн зависит:

1) в случае диэлектрического покрытия направителя- от его длины и ширины, увеличиваясь при их увеличении, а также от толщины диэлектрического слоя;

2) в случае периодической структуры направителя - от его длины и ширины, а также от глубины и ширины канавок и расстояния между выступами.

Коэффициент направленного действия антенны определяется по формуле

D = (7-8)-i-.

где / - длина направителя.

Диэлектрические антенны состоят из сплошного или трубчатого стержня из диэлектрика и расположен-

tioMN


м

в металлический патрон. Форма поперечного сечения стержней может быть круглой, квадратной, прямоугольной. Сплошные стержни обычно выполняются суживающимися к противоположному от облучателя концу, трубчатые же стержни имеют, как правило, постоянное поперечное сечение. Возбужденная облучателем в патроне, .являющемся волноводом, волна распространяется по диэлектрическому стержню, частично отражаясь на границе раздела диэлектрика и воздуха, а частично излучаясь наружу. Поперечное сечение стержня подбирается так, чтобы переносимая волной энергия в основном концентрировалась вблизи поверхности стержня, а в направлении, перпендикулярном к нему, интенсивность излучения быстро убывала. Это возможно осуществить за счет замедления фазовой скорости в диэлектрике. Таким образом, диэлектрические антенны могут быть по принципу действия отнесены к антеннам поверхностных волн.

Максимум излучения антенны совпадает с осью стержня. Направленное действие антенны увеличиваетсч при увеличении длины стержня / по сравнению с длиной волны. Увеличение отношения 1/к > Зч-4 приводит к росту амплитуды боковых лепестков характеристики направленности.

Характеристика направленности диэлектрической антенны определяется по формуле

. п1 { X \

- cos ф j

где Яе - длина волны в диэлектрике.

Обычно для стержней используется диэлектрик с диэлектрической проницаемостью е = 2,5. В этом случае при отношении 1/% = 1-=-2 величина VXg = 0,65ч-0,7 (уменьшается при увеличении Я).

Коэффициент направленного действия антенны определяется так же, как и для антенны поверхностных волн.

Если одностержневая антенна не обеспечивает требуемой направленности, то применяют несколько диэлектрических антенн, питаемых синфазно.

Наибольший и наименьший диаметры сплошной стержневой антенны находятся по формулам:

с'макс 0,565 ; ймннку 0,355

nOMN


Рис. 6-43. Диэлектрические антенны, о - со сплошным стержнем (/ - металлнч,ский стакан; коаксиальный кабель); 6 - с трубчатым стержнем.

ного внутри стержня облучателя в виде вибратора (рис. 6-43) или щели. Для получения однонаправленного излучения (приема) часть диэлектрического стержня со стороны сочленения с вибратором помещается

1Yi-

Спиральные антенны выполняются в виде прово-Мтсимумизлу- лочной спирали, один конец которой присоединяется чения(прцемл внутренней жиле коаксиального кабеля (рис. 6-44).

К оболочке кабеля в качестве противовеса присоединяется плоский металлический экран круглой или прямоугольной формы. По принципу действия спиральные антенны относятся к антеннам поверхностных волн с периодической структурой.

Спиральные антенны излучают радиоволны круговой поляризации (см. стр. 78). В зависимости от отношения общей длины витков спирали nL (где п - число витков, а L - длина одного витка) к длине волны антенна может быть направленной или слабонаправленной. Увеличение nUX приводит к увеличению направленности антенны. В случае L/X ai 1 в спиральной антенне устанавливается бегущая волна, обеспечивающая широкодиапазонность антенны.

Ширина характеристики направленности по поло- вине мощности определяется по формуле

где /о - шаг витка спирал .



§6-9]

Коэффициент направленного действия антенны

Входное сопротивление антенны активно и находится по формуле

А. вх

:140-

Противовес


чеиия {приема)

Рис. 6-44. Спиральная антенна.

Щелевые антенны выполняются в виде щелей той или иной формы, прорезанных в стенках волновода, оболочке коаксиального кабеля или металлическом листе (рис. 6-45), При возбуждении радиоволн внутри полых


ного (электрического) поля соответствующей вибраторной антенны (рис. 6-45, я).

Подобная эквивалентность полей обусловливает ода-наковое направленное действие щелевой и аналоговой проволочной антенн. При этом необходимо только учитывать, что щелевая антенна обычно выполняется в замкнутой полости и, следовательно, излучает радиоволны только по одну сторону экрана, в то время как вибратор излучает радиоволны во всех направлениях.

Необходимо, также учитывать, что поляризация щели отлична на 90° от поляризации аналогового вибратора. Например, вертикальный вибратор излучает вертикально-поляризованные волны, а вертикальная щель - горизонтально-поляризованные волны.

Обычно применяются резонансные щели, чаще всего полуволновые. При этом длина щели должна быть близка к половине длины волны в волноводе (Лщ), а ширина щели - мала по сравнению с длиной.

С целью увеличения направленного действия щелевые антенны выполняются в виде ряда синфазно питаемых щелей (рис. 6-45, б),для чего они располагаются друг от друга на расстоянии Xg-

6-9. ФИДЕРЫ

Поршень

!;

Широкая

стен и а

Поршень

Узкая стенка

-Фидер

а - щель

Рис. 6-45. Щелевые антенны, металлическом листе; 6 - синфазная многощелевая антенна.

систем, например в волноводах, по их внутренним стенкам протекают в определенных направлениях токи проводимости. Если под углом 90° к направлению протекания токов прорезать узкую щель, то в этом месте возникает резкое изменение характера распределения токов, что равносильно нарушению экранировки замкнутой проводящей полости. Этим объясняется излучающее (приемное) действие щели.

На основании принципа двойственности щелевая антенна имеет своим аналогом проволочную антенну (вибратор)- с такими же поперечным сечением и длиной, как и щель; при этом структура электрического (магнитного) поля щелевой антенны аналогична структуре магнит-

Антенный фидер представляет собой двухпроводную (иногда четырехпроводную) симметричную (рис. 6-46, а и б) или несимметричную (рис. 6-46, е и г) длинную линию, предназначенную для канализации радиочастотной энергии от передатчика к антенне или от антенны к приемнику.

К фидерам предъявляется требование обеспечения при канализации наименьших потерь энергии, слагающихся из потерь на излучение, нагревание металла и диэлектрика, на электрический пробой и т. д. Поэтому выбор типа фидера определяется длиной волны канализируемых колебаний, их мощностью и протяженностью линии передачи.

Симметричные двухпроводные фидеры (кабели), открытые или экранированные, применяются в большинстве случаев на волнах длиннее 10 л<. На волнах короче нескольких метров открытые линии вследствие соизмеримости размера й с длиной волны, когда сдвиг фаз между полями, создаваемыми каждым проводом, становится отличным от 180°, создают ощутимые потери на излучение, т. е. фидер обладает антенным эффектом. В этом случае приходится применять симметричную экранированную линию (рис. 6-46, б), которая конструктивно довольно сложна и громоздка, или коаксиальный кабель, являющийся несимметричным фидером.

Однако коаксиальные кабели заполнены диэлектриком для крепления внутренней жилы, что обусловливает потери энергии на нагревание диэлектрика. На волнах короче 10 сл( диэлектрические потери в коаксиальном кабеле становятся чрезмерно большими. Поэтому на волнах короче 10 см в качестве фидеров применяются волноводы (рис. 6-47, с), не имеющие внутри заполнения из диэлектрика, или однопроводныс линии передачи (рис. 6-47, б). Поперечные размеры волноводов на сантиметровых и миллиметровых волнах получаются небольшими (см. стр. 65).

-1 <-

г

1

I \

I- J



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 [ 34 ] 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165

© 2024 Constanta-Kazan.ru
Тел: 8(843)265-47-53, 8(843)265-47-52, Факс: 8(843)211-02-95