Использование полуволнового вибратора в сложных антенных системах

Полуволновой вибратор находит широкое применение как самостоятельная антенна, как элемент многовибраторных систем, а также как облучатель зеркальных антенн.

а) Многовибраторные настроенные синфазные антенны.

Многовибраторные настроенные синфазные антенны впервые появились в годах и использовались для цепей дальней связи на КВ. Затем они стали использоваться и на метровых волнах в радиолокационной аппаратуре.

Такая антенна состоит из большого числа вибраторов, горизонтальных или вертикальных, возбуждаемых синфазно и подвешенных высоко на мачтах в вертикальной плоскости.

Рис. 37. Схема многовибраторной синфазной антенны.

Восемь полуволновых вибраторов в каждом этаже четыре этажа.

Для обеспечения синфазности вибраторов провода фидера перекрещиваются через каждую половину длины волны как показано на рисунке 38.

Рис. 38. Схема синфазного питания вертикальной секции антенны.

Многовибраторная синфазнафая антенна концентрирует излучение в направлении, перпендикулярная плоскости расположения вибраторов.

Для того чтобы излучения происходило в одну сторону от указанной плоскости устанавливаются рефлектор, обычно пассивный. Настройка рефлектора осуществляется короткозамыкателями.

Токи в вибраторах рефлектора должны опережать токи в антеннах на .

Диаграмму направленности можно получить очень узкой, чем больше вибраторов, тем уже диаграмма направленности.

б) Директорные антенны (антенны типа “Волновой канал”).

По сравнению с многовибраторными синфазными антеннами директорная антенна имеет более простое устройство. Такая антенная представляет собой ряд параллельных вибраторов длиной около полуволны каждый, расположенных на общей рее на расстояниях около четверти длины волны друг от друга. Один из вибраторов питаетсмя от генератора и называется активным. Остальные вибраторы возбуждаются электромагнитным полем питаемого вибратора и называются пассивными.

При правильной настройке антенны максимум излучения ее получается вдоль оси расположения вибраторов.

Рис. 39. Трехэлементная система из вибраторов с пассивным рефлектором и директором.

Ток рефлектора опережает ток в активном вибраторе. Ток в директоре отстает от тока в активном вибраторе.

Рис. 40. Диаграмма направленности системы в плоскости вибраторов (– – – –) и в плоскости, перпендикулярной осям вибраторов (–––––).

Настройка вибраторов в резонанс должна производится путем подбора длин вибраторов. Рефлектор как правило несколько больше активного вибратора и имеет индуктивный характер, а директор несколько меньше активного вибратора и имеет емкости характер.

Для получения максимума излучения вдоль антенны необходимо подбирать расстояние между вибраторами.

Необходимо для правильной настройки изменение длины зависит от толщины вибраторов. Чем толще вибраторы, тем больше надо изменять длину вибратора для достижения нужной настройки.

Как правило в практике используется более пяти вибраторов.

Рис. 41. Директорная антенна.

Рис. 42. Экспериментальная диаграмма направленности антенны из питаемого вибратора, рефлектора и шести директоров: в плоскости, перпендикулярной осям вибраторов (–––––); в плоскости вибраторов (– – – – ).

С увеличением количества директоров уменьшается, но не прямо пропорционально длине.

Рис. 43. Ширина главного лепестка диаграммы направленности директорной антенны в зависимости от ее относительной длины.

Рис.44. Кривая коэффициента направленного действия директорной антенны в зависимости от ее относительной длины.

С увеличением ширина уменьшается все меньше и меньше, т.е. бесконечно увеличивать количество директоров становится не целесообразно.