Лекция 2. Симметричный вибратор

Вопросы для самопроверки

1.1 Поясните назначение передающей антенны.

1.2 Поясните, что такое пространственная волна.

1.3 Какой вид поляризации создает антенна, приведенная на рис.

1.4 К какому из поддиапазонов относится волна с длиной 2 м?

1.5 Поясните назначение приемной антенны.

1.6 Поясните, что такое поверхностная волна

1.7 Определите частоту ЭМВ, если длина волны равна 6,8 см.

1.8 Какой частоте соответствует волна с длиной 1м?

1.9 В чем сходство и различие в определении КНД и КУ?

1.10 В чем сходство и различие в определении W и Za.

1.11 Дайте определение сопротивлению излучения антенны.

1.12 Чем определяется действующая длина приемной и передающей антенн?

1.13 В чем сущность обратимости антенн?

Симметричный вибратор (рисунок 2.1) со­стоит из двух одинаковых цилиндрических проводни­ков (плеч), между которыми включается линия, соединяющая вибратор с генератором (передатчиком) или приемни­ком. Симметричные вибраторы широко применяются как самостоятельная антенна или как элемент сложной ан­тенны в диапазонах коротких, метровых и дециметро­вых волн.

Поле излучения проволочных антенн и ДН можно определить, если известно распределение токов по антенне. Симмет­ричный вибратор можно рассматривать как разверну­тую двухпроводную линию, разомкнутую на конце (рисунок 2.2).

Рисунок 2.1 - Симметричный вибратор

Однако в этом случае имеются и принципиальные различия. Линия служит только для направле­ния вдоль нее электромагнитных волн и является прак­тически неизлучающей системой, в то время как сим­метричный вибратор излучает электромагнитные волны.

Рисунок 2.2 - Преобразование симметричной линии в симметричный вибратор: а — линия; б — вибратор

Поле двухпроводной линии в какой-либо до­статочно удаленной точке равно нулю, так как поля созданные каждым проводником при , равны по величине, но направлены взаимно противоположно. При развертывании линии токи проводимости в плечах вибратора имеют одинаковые направления и поэтому создают излучение. В развернутой линии — симметрич­ном вибраторе — по мере удаления от его начала (точ­ки АА') и приближения к его концам (точки ВВ') токи проводимости в проводниках уменьшаются до нуля, переходя в токи смещения в пространстве, окру­жающем вибратор.

Учитывая, что вибратор на конце разомкнут и Iк=0, а Uк=Uп, уравнения для распределения напряжения и тока вдоль симметричного вибратора:

, где - волновое число.

Напряжение на концах симметричного вибратора имеет максимальное значение (пучность напряжения) и изменяется вдоль проводов от конца вибратора к точ­кам питания по косинусоидальному закону. Ток на кон­цах вибратора равен нулю (узел тока) и изменяется вдоль проводов по синусоидальному закону. Положе­ние узлов токов вдоль вибратора совпадает с пучностя­ми напряжений, а положение пучностей токов совпада­ет с узлами напряжений, т. е. напряжение и ток сдвину­ты по фазе на 90°. В симметричном вибраторе устанав­ливается режим стоячей волны.

Параметры симметричного вибратора:

· LА(lА) = 2L – геометрическая длина вибратора, где L – длина плеча;

· - относительная длина вибратора;

· - электрическая длина вибратора (градусы, рад.).

Рисунок 2.3 - Распределение тока и напряжения.

Рисунок 2.4 - Диаграммы направленности короткого симметричного вибратора: а) – пространственная, б) – в экваториальной плоскости (Н), в) - в меридиональной плоскости (Е)

Распределение тока и напряжения и ДН зависят от относительной длины вибратора:

Короткий Полу- Одноволновый Полуторо- Двуволновый

волновый волновый

Рисунок 2.5 - Распределение тока и напряжения и ДН вибратора