Диелектричните антени са твърди пръти или тръби, направени от диелектрик с дължина няколко вълни и с напречни размери, сравними с вълна.
Диелектричните антени, подобно на антените с лещи, се основават на използването на характеристиките на разпространението на радиовълните в диелектрични среди. Принципът им на действие обаче е съвсем различен.
Известно е, че през прехода електромагнитни вълниот среда с една диелектрична проницаемост към среда с различна диелектрична проницаемост, на границата между средата се появяват заряди и токове (т.нар. поляризационни токове). Такива заряди и токове възникват и на повърхността на прътите, когато електромагнитните вълни се разпространяват по тях, а фазата и амплитудата на зарядите във всяка точка на повърхността на пръта зависят от скоростта на разпространение на вълната. Електромагнитното поле във всяка точка на пространството извън пръта, създадено от заряди и токове, зависи от закона на тяхното разпределение по повърхността на пръта.
Ако размерите на пръта и неговия материал са избрани така, че скоростта на разпространение на радиовълните по диелектричната антена да е близка до скоростта на светлината, тогава максималното излъчване на антената ще бъде насочено по оста на пръта в посока на вълната.
Тук имаме аналогия с антена тип "вълнов канал", при която директорите също осигуряват фазово забавяне на вълната в посока от активния вибратор към максималното излъчване. В директорските антени желаното разпределение на фазите и амплитудите на тока се избира чрез избор на местоположението и дължината на вибраторите. При диелектричните антени това се постига чрез избор на техните размери.
Когато диаметърът на пръта е голям в сравнение с вълната, тогава скоростта на разпространение на радиовълните по пръта е близка до скоростта на разпространение на радиовълните в диелектрика, равна на , където се скоростта на светлината, а e D е диелектричната константа на материала на пръчката.
С намаляване на диаметъра на пръта скоростта на разпространение се доближава до скоростта на светлината с.
Експерименталните изследвания показват, че такива пръти имат най-добри насочени свойства, площта на напречното сечение на която S не надвишава S max =, но не по-малко от S min =, където l 0 е работната дължина на вълната във въздуха.
С тези размери скоростта на разпространение на радиовълните по пръта е много близка до скоростта на светлината.
Увеличаването на напречното сечение на пръта над стойността на Smax води до увеличаване на нивото на страничните лобове и не увеличава усилването на антената. Намаляването на напречното сечение спрямо стойността на S min много бързо води до разширяване на главния лоб на диаграмата на излъчване и следователно до намаляване на усилването на антената.
Дължината на диелектричните прътови антени се избира в диапазона от 2 до 6 вълни, в зависимост от необходимото усилване.
Ако антената под формата на единичен прът не осигурява желаната насоченост, тогава в този случай те не вървят по пътя на увеличаване на дължината му, а по пътя на използване на системи от няколко диелектрични пръта от същия тип, захранвани във фаза. Това се прави, защото по-нататъшното увеличаване на дължината на диелектричната антена над 6 вълни вече не дава забележимо усилване.
 |
На фиг. 65 показва диелектрична антена от четири полистиренови пръчки, подредени в един ред, и показва диаграмите на излъчване на тази антена. Тъй като отделните диелектрични пръти имат достатъчен обхват поради некритичността на техните размери, тогава, когато системата за захранване на отделните пръти се изпълнява съгласно паралелната верига, показана на фиг. 65, антенната система като цяло също запазва свойствата си в широк диапазон на дължина на вълната.
Често диелектричните пръти се правят конусовидни със стесняване в посока на максималното излъчване. В този случай те се стремят не да намалят теглото, а да подобрят насочените свойства, тъй като придаването на пръта с малка конусност намалява интензивността на страничните лобове на радиационния модел.
За да се намали напречното сечение, диелектричните пръти се изработват от материали с висока диелектрична константа, като се обръща внимание на размера на загубите в този диелектрик, тъй като използването на материал с висока диелектрична константа и голям ъгъл на загуба води до рязък влошаване на ефективността на антената.
Възбуждането (мощността) на диелектричните антени се осъществява или от вибратор, перпендикулярен на оста на пръта, или от вълновод, носещ основната напречна магнитна вълна. В първия случай вибраторът за елиминиране на обратното излъчване се поставя в метална кутия, в отворения край на която е вграден диелектричен прът (виж фиг. 65). Такава кутия по същество е къс вълновод.
Насочените свойства на антените с диелектрични пръти практически не зависят от формата на тяхното напречно сечение, което може да бъде кръгло, квадратно и т.н. във вълновода, автоматично решава проблема с уплътняването на вътрешната му кухина.
За визуално представяневърху насочените свойства на диелектричните антени на фиг. 66 те се сравняват с антени, еквивалентни на тях по насоченост и усилване.
Диелектричните антени са еквивалентни на:
прът с дължина 1,8 вълни - равнинна синфазна антена, състояща се от осем полувълнови вибратора с рефлектор;
пръчки с дължина 3,3 вълни - коничен рог с дължина 5 вълни и диаметър на гърлото от две вълни;
антенна система от четири пръта - конусовиден рог с два пъти по-голяма дължина и площ на напречното сечение.
В допълнение към прътовите антени се използват антени под формата на кухи диелектрични тръби с диаметър около вълна, възбудени подобно на твърд прътов емитер. Дебелината на стената на такива тръби се взема в съответствие с диелектричната константа на материала на тръбата, но никога не надвишава 0,1 от работната дължина на вълната. Антените с диелектрична куха тръба често се наричат черупка.
Черупковите диелектрични антени се оказват малко по-обемисти, но имат по-малко тегло и поради големите си напречни размери, по-тесни диаграми на излъчване от прътовите антени със същата дължина. На фиг. Фигура 67 показва за сравнение моделите на излъчване на вълновод, твърд диелектричен прът и система от диелектрична обвивка.
Диелектричните антени се използват както като независими антени, и облъчватели, успешно заместващи рупорните антени. Теглото на диелектричните антени е пропорционално на куба на работната вълна, което прави нерационално използването им при вълни над 10-25 см.При по-къси дължини на вълните, диелектричните прътови и черупкови радиатори имат редица предимства, които включват малки размери с добра насоченост, възможността за тяхното използване в много широк диапазон на дължината на вълната, ниско тегло и нисък вятър.
Недостатъците на диелектричните антени включват сложността на захранващата система (когато антената се състои от редица елементи с общ режим) и наличието на диелектрични загуби, които могат значително да намалят ефективността на антената.
Задача за курсова работа
Въведение
Изчисляване на параметрите и размерите на антената
Работа на антенно-фидерното устройство
Библиография
Приложение 1
Задача за курсова работа
Вариант 89
Данни за изчисление:
Диелектрична прътова антена
Работен честотен диапазон, MHz = 350…500.
Излъчена мощност, kW = 0,90.
Ширина на лъча = 40…45.
Диелектрична константа = 3,1.
Въведение
В микровълновия диапазон широко се използват антени, възбудени от повърхностни вълни. Предимството на антените за повърхностни вълни (SW) е техният обхват, простотата на дизайна и малките размери.
Добрите аеродинамични качества на APV позволяват използването им като ниско изпъкнали антени за движещи се обекти. Автоматичното повторно затваряне се състои от две части: възбудител на електромагнитни вълни (EMW) и излъчваща повърхност. Излъчващата част на антената е забавяща структура, която допринася за увеличаване на насочеността на излъчването в сравнение с първичното поле на възбудителя. В зависимост от вида на направляващата повърхност биват плоски, прътови и дискови автомати за повторно затваряне.
Най-широко използвани са пръчковите APV, изработени от диелектрик, както и под формата на метални пръти с диелектрична обвивка.
Диелектричните прътови антени са антени с движеща се вълна с бавна фазова скорост (υ f< с). Они применяются на границе сантиметрового и дециметрового диапазонов волн в полосе частот от 2 до 10 ГГц.а рис. 1 приведена наиболее типичная схема диэлектрической стержневой антенны. Она представляет собой диэлектрический стержень 1, възбуден от кръгъл вълновод 2 с патоген 3 и хранилка 4.
В зависимост от изискванията към антената, сечението на пръта, възбудителя и захранването му може да варира. Най-често се използват цилиндрични и конични пръти.
Експерименталните изследвания показват, че коничните пръти позволяват да се получи по-голямо затихване на страничните лобове на диаграмата на излъчване, отколкото цилиндричните пръти. Дължината на коничните пръти с еднаква ширина на диаграмата на излъчване обаче е по-голяма от дължината на цилиндричните.
Фигура 1. Диаграма на диелектрична прътова антена
Диелектричният прът на антената може да се разглежда като сегмент от диелектричен вълновод. От теорията на диелектричните вълноводи е известно, че в тях могат да се разпространяват както симетрични, така и асиметрични вълни. Симетричните вълни обикновено не се използват в диелектрични прътови антени, тъй като поради аксиалната симетрия те не излъчват мощност по протежение на оста на пръта. Основната вълна, използвана за тази цел, е асиметрична вълна от типа HE11, подобна по структура на основната вълна на кръгъл метален вълновод H11. Единствената разлика е, че полето HE11 съществува и в открития космос.
С помощта на един прът е възможно да се формират диаграми на излъчване с ширина 2θ 0,5 ° > 20°…25°. За да се получат по-тесни диаграми на излъчване, се използват решетки, в които антените от диелектрични пръчки са отделни радиатори. Като се вземат предвид насочените свойства на радиаторите, връзката между тях и влиянието на решенията върху входния импеданс е по-слаба, отколкото в масиви, състоящи се от вибратори и слотове, което улеснява настройката и контрола на масива.
Скоростта на разпространение на вълната по диелектричния прът зависи малко от дължината на вълната. Следователно диелектричните прътови антени са широколентови и тяхната честотна лента е ограничена главно от свойствата на обхвата на възбудителя. С широколентов възбудител може да достигне 40-50% от f cf.
Предимството на диелектричните антени е простотата на дизайна и малките напречни размери. Както при всички антени с пътуваща вълна с бавна фазова скорост, тяхната характеристика е, че стесняването на диаграмата на излъчване се дължи на увеличаване не на напречните размери на антената, а на надлъжните размери с малък напречен. Тази функция определя тяхното приложение, по-специално, в радиоустройства на самолети.
Недостатъкът на диелектричните прътови антени е относително ниската мощност на предаване и ниската насоченост на излъчване.
. Изчисляване на параметрите и размерите на антената
Избор на диелектричен материал
За производството на излъчвателя ще изберем полистирол, чиито параметри имат следните стойности:
диелектрична константа;
тангенс на диелектричните загуби 
.
Определяне на диаметъра на пръта
За да се осигури преобразуването на по-голямата част от енергията в повърхностна вълна, пръчката на възбудителя се прави дебела и след това постепенно се намалява, за да се доближи фазовата скорост υ f до скоростта на светлината. Препоръчва се да се правят пръти с диаметър:
При 
MHz 
m означава:
м
м
Изчисляване на коефициента на забавяне
Според избраната стойност ( 
) и според графика от методическата литература (2, стр. 41) намираме коефициента на забавяне, той е равен на:
На 0,83 1,205
Изчисляване на дължината на антенния прът
Дължината на диелектричния прът се избира въз основа на зададената ширина на диаграмата на антената.
При =40…45 съответно L1.588…1.255 m.
От друга страна, максималната насоченост на антената се постига с дължина на пръта, равна на
Следователно L=1,723m.
От тези изрази избираме оптималната дължина на пръта: L m
Изчисляване на насочеността на антената
Коефициентът на насочено действие се определя по формулата:
D0 
Изчисляване на диаграми на излъчване
При изчисляване на диаграмата на излъчване на конична диелектрична антена се използват изрази за изчисляване на диаграмата на излъчване на цилиндрична антена със среден диаметър, като се приема, че вълната в пръта се движи с постоянно забавяне по дължината и отражение от края на прътът се пренебрегва, тогава изразът за изчисляване на диаграмата на излъчване се получава като линейна антена с непрекъснато разпределение на излъчващите елементи, в която разпределението на токовете по дължината съответства на закона на пътуващата вълна.
,
където е вълновото число, е ъгълът между оста на антената и посоката към точката на наблюдение.
Фигура 2. Диаграма на излъчване на конична диелектрична пръчкова антена в декартовата координатна система
Фигура 3. Диаграма на излъчване на конуса
диелектрична прътова антена в полярна координатна система
диелектрична антена
Изчисляване на съгласуващото устройство
За да се съгласува вълновият импеданс на коаксиалния кабел W f с входния импеданс на антената, е необходимо да се намери желаната стойност на ефективната височина на възбудителя (щифта) h d, при която R in = W.
Разстоянието от стената на късо съединение до оста на щифта z 1 се избира равно на l in /4, където l in е дължината на вълната във вълновода с вълна H 11 в присъствието на диелектрик
и вълновият импеданс на кръгъл вълновод, пълен с диелектрик за вълната H 11 е равен на
417.034 Ohm, следователно 0.781 m и z 1 0.195 m
Тогава ефективната височина на щифта може да се намери от израза:
Да вземем за изчисление коаксиален кабел с външен проводник, изработен от кръгли проводници в PE обвивка RK 50-33-17 с максимална допустима мощност при честоти 100 MHz и 1 GHz съответно 5 kW и 0,9 kW. Вълновото му съпротивление е 50 ома, след това 0,059 m
Геометричната височина се намира от съотношението:
Дължината на кръговия вълновод от вибратора до неговия отвор z 2 се избира от условията за осигуряване на необходимото затихване на по-високи видове вълни. Обикновено се смята, че отслабването на полето на най-близката по-висока вълна E 01 трябва да бъде най-малко 10 ... 20 dB (100 пъти по мощност). Ако вземем стойността на затихване, равна на 20 dB, тогава
Където 
При изчислението се оказа, че под корена има отрицателно число, което означава, че вълната е в подкритичен режим и не затихва. В този случай е необходимо да се изключи възможността за неговото възбуждане, за това ще вземем дължината на възбудителя 0,75 0,206. В този случай трябва да се осигури суперкритично затихване за следващата вълна от по-висок тип с 
, Тогава 
м
За да съгласувате емитера със захранващото захранващо устройство, съгласуващ трансформатор с четвърт вълна с вълнов импеданс, равен на
Изчисляване максимално напрежениев хранилката
При избора на коаксиален кабел трябва да се вземе предвид не само коефициентът на затихване при максимална работна честота, но и неговата надеждност за електрическо повреда. За целта се проверява за допустимостта на максималното работно напрежение с максимално допустимото напрежение за дадена марка кабел.
За да проверим надеждността на работата по отношение на електрическа повреда на коаксиален кабел, ние определяме
KBV може да се приеме равно на (0,5 ... 0,7), нека вземем KBV = 0,5, тогава
424,264 V
Коронно напрежение на коаксиалния кабел RK 50-33-17 kV, след това 
4250 V, така че условието е изпълнено 
.
Изчисляване на ефективността на захранващата линия
Дължината на захранващата линия е избрана от съображения за дизайн (10 ... 100 m), ние вземаме л= 10 м
Коефициент на затихване във фидера, dB/m, определен от референтни стойности
,
където 0,03 dB при 100 MHz означава 0,062 dB/m.
Стойността на коефициента на затихване се замества в Np/m от формулата
,
означава = 0,007
Модулът на коефициента на отражение от края на цилиндричен прът може да се оцени по формулата
За коничен прът коефициентът на отражение е много по-нисък (обикновено 2...5 пъти), нека вземем 0,068. Тогава изчислената ефективност по горната формула е 0,868.
Изчисляване на ефективността на антенно-фидерното устройство
Изчислението се извършва по формулата:
Ефективността на антената се определя главно от загубите в диелектрика и е приблизително 0,5 ... 0,7. Нека вземем 0,7, след това 0,521
Нека направим още няколко забележки, свързани с ефективността на диелектричната пръчкова антена.
Първо, отбелязваме, че самите диелектрични пръчковидни антени нямат резонансни елементи и в този смисъл са широколентови (освен ако коефициентът на забавяне е извън диапазона). Ширината на работната честотна лента в диелектрична антена се определя от резонансните свойства на възбуждащия елемент, т.е. вибратора в метален вълновод.
Второ, диелектрикът на антената трябва да има ниски загуби, в противен случай ефективността ще бъде ниска. В допълнение, вълнуващият вибратор в металния вълновод трябва да бъде разположен извън диелектрика. Това води до повишаване на ефективността поради факта, че по-високите типове вълни, възбудени от вибратора, се разпадат в близост до него и не проникват в диелектричната среда.
Дизайн на антената
Дизайнът на антената съответства на фиг. 1, диелектричният прът е направен конусообразно, избрани са изчислените геометрични размери и приети за изчисление материали.
Фигура 4. Чертеж на изчислената конична диелектрична прътова антена
. Работа на антенно-фидерното устройство
Диелектричната прътова антена има високо ниво на странично и задно излъчване. Диаграмите на излъчване на такива антени имат доста широки главни листа, така че те се класифицират като слабо насочени антени. Следователно диелектричните пръчковидни антени най-често се използват като захранващи устройства за рефлекторни антени и колиматори.
Антената с диелектрична пръчка е широколентова, такъв режим изисква определени съотношения между размерите на антената и дължината на вълната. Тези размери трябва да се спазват точно, за да се осигури широколентова работа.
Инсталирането на антената трябва да се извърши в съответствие с паспорта на продукта, както и различни нормативни документикъм антени, работещи в VHF обхвата. За нормален режим е необходимо да се осигури целостта на механичните части на антената: твърдостта на монтирането на радиатора във вълновода и фиксирането на коаксиалния кабел. Повредата на елементите води до влошаване на производителността, намаляване на качеството на приемане и предаване, влошаване на свойствата на широколентовия достъп и увеличаване на коефициента на отражение.
Генераторът, който захранва антената, трябва да работи стабилно, без да намалява изходното си напрежение, за да се предотврати намаляване на мощността на излъчване. Трябва да има и пренапрежение, не трябва да се нарушават електрическите свойства на антената.
Работата на антената се извършва в съответствие с регулаторната документация, която определя времето за рутинна поддръжка. Рутинна работаса списък от необходими действия за проверка на точността на антената и нейните параметри, както и механичните и електрически свойства.
Постоянно трябва да се извършва външен оглед за наличие на механични и електрически повреди. Редовно почиствайте антената от мръсотия и прах, проверявайте захранващия път.
Библиография
Сазонов Д.М. "Антени и микровълнови устройства". - М.: Висше училище, 1988
Нечаев E.E. Насокии задачи за изпълнение срочна писмена работапо дисциплината "Антени и разпространение на радиовълни". - М.: MSTU GA, 1996
. "Антени и микровълнови устройства". Изд. DI. Възкресение. - М.: Радиотехника, 2006
Гончаренко В.М., Каменев В.Г. "Проектиране на микровълнови антени". Урок. - М., 2006
Ефимов И.Е., Шермина Г.А. "Вълноводни предавателни линии". - М.: Съобщение, 1979
Белорусов Н.И. "Електрически кабели, проводници и шнурове" Изд.5. Справочник. - М.: Енергоатомиздат, 1988
Приложение 1
Таблица за изчисляване на диаграмата на излъчване в декартова координатна система
|
0.057 0.057 0.057 0.057 0.057 0.058 0.058 0.059 0.059 0.06 0.061 0.061 0.062 0.063 0.064 0.065 0.066 0.066 0.067 0.068 0.069 0.069 0.07 0.07 0.071 0.071 0.071 0.071 0.07 0.07 0.069 0.068 0.066 0.065 0.062 0.06 0.057 0.054 0.051 |
0,047 0,042 0,0 -0,091 -0,091 -0,09 -0,088 -0,085 -0,081 -0,076 -0,07 -0,062 -0,054 -0,045 -0,035 -0,024 -0,013 |
6.84e-4 0.012 0.024 0.036 0.049 0.061 0.072 0.083 0.093 0.102 0.11 0.117 0.122 0.126 0.128 0.128 0.127 0.124 0.119 0.112 0.104 0.094 0.082 0.069 0.055 0.039 0.022 5.098e-3 -0.013 -0.031 -0.05 -0.068 -0.087 -0.105 -0.122 -0.138 -0,153 -0,167 -0,18 |
0.191 -0.2 -0.207 -213 -0.216 -0.217 -0.216 -0.213 -0.208 -0.201 -0.192 -0.181 -0.168 -0.153 -0.118 -0.098 -077 -0.031 -6.077E-3 0.0.0.0.126 0.0.0.0.126 0.0. 126 0,181 0,209 0,236 0,263 0,289 0,315 0,341 0,366 0,39 0,413 0,436 0,458 |
|||||||||||
|
0.479 0.499 0.518 0.536 0.554 0.57 0.586 0.6 0.614 0.627 0.639 0.65 0.66 0.669 0.677 0.685 0.691 0.697 0.702 0.707 0.479 0.499 0.518 0.536 0.554 0.57 0.586 0.6 0.614 0.627 0.639 0.65 0.66 0.669 0.677 0.685 0.691 0.697 0.702 |
0.707 0.71 0.713 0.715 0.716 0.716 0.716 0.715 0.713 0.71 0.707 0.702 0.697 0.691 0.685 0.677 0.669 0.66 0.65 0.639 0.627 0.614 0.6 0.586 0.57 0.554 0.536 0.518 0.499 0.479 0.458 0.436 0.413 0.39 0.366 0.341 0.315 0.289 0.263 |
0.236 0.209 0.181 0.154 0.126 0.099 0.045 0.019 -6.077E-3 -0.031 -054 -0.077 -098 -0.098 -0.118 -0.153 -0.168 -0.181 -0.192 -0.201 -0.213 -0.217 -0.217 -0.217 -0.217 -0.217 -0.217 - 0,217 -0,217 -0,217 -0,217 -0,217 -0,217 -0,217 -0,217 -0,217 -0,217 -0,217 -0,216 -0,216 -0,216 -0,216 -0,216 -0,216 -0AAL -0,2 -0,191 -0,18 -0,2537 -0,18 -0,167 0,105 -0,087 -0,068 -0,05 |
0.031 -0.013 5.098e-3 0.022 0.039 0.055 0.069 0.082 0.094 0.104 0.112 0.119 0.124 0.127 0.128 0.128 0.126 0.122 0.117 0.11 0.102 0.093 0.083 0.072 0.061 0.049 0.036 0.024 0.012 -6.84e-4 -0.013 -0.024 -0.035 -0.045 -0.054 -0.062 -0,07 -0,076 -0,081 |
|||||||||||
|
0.085 -0.088 -0.09 -0.091 -0.091 -0.09 -0.088 -0.085 -0.081 -0.077 -0.072 -0.066 -0.06 -0.054 -0.047 -0.04 -0.033 -0.026 -0.019 |
0.012 -4.482e-3 2.366e-3 8.996e-3 0.015 0.021 0.027 0.033 0.038 0.042 0.047 0.051 0.054 0.057 0.06 0.062 0.065 0.066 0.068 |
0.069 0.07 0.07 0.071 0.071 0.071 0.071 0.07 0.07 0.069 0.069 0.068 0.067 0.066 0.066 0.065 0.064 0.063 0.062 |
0.061 0.061 0.06 0.059 0.059 0.058 0.058 0.057 0.057 0.057 0.057 0.057 |
|||||||||||
Таблица за изчисляване на диаграмата на излъчване в полярната координатна система
|
180 -179 -178 -177 -176 -175 -174 -173 -172 -171 -170 -169 -168 -167 -166 -165 -164 -163 -162 -161 -160 -159 -158 -157 -156 -155 -154 -153 -152 -151 -150 -149 -148 -147 -146 -145 -144 -143 -142 |
0.042 0.057 -0.086 -0.205 0.71 -0.194 -0.079 0.062 0.015 0.048 0.549 0.153 0.09 0.07 0.07 0.095 0.167 0.54 0.056 0.018 0.063 -0.076 -0.189 0.708 -0.201 -0.085 0.057 -0.045 -0.105 0.663 -0.069 -0.012 0.069 0.052 0.125 0.392 0.356 0.128 0.057 |
141 -140 -139 -138 -137 -136 -135 -134 -133 -132 -131 -130 -129 -128 -127 -126 -125 -124 -123 -122 -121 -120 -119 -118 -117 -116 -115 -114 -113 -112 -111 -110 -109 -108 -107 -106 -105 -104 -103 |
0,07 6.506e -3 -0.033 0.648 -0.078 -0.035 0.058 -0.089 -0.211 0.713 -0.203 -084 0.062 8.081e -3 0.566 0.126 0.071 0.0.195 0.5 -0.0.0.0.0.0. 0,068 0,049 |
102 -101 -100 -99 -98 -97 -96 -95 -94 -93 -92 -91 -90 -89 -88 -87 -86 -85 -84 -83 -82 -81 -80 -79 -78 -77 -76 -75 -74 -73 -72 -71 -70 -69 -68 -67 -66 -65 -64 |
0.12 0.416 0.33 0.128 0.06 0.07 0.019 -8.547e-3 0.636 -0.059 -0.027 0.058 -0.091 -0.215 0.715 -0.21 -0.087 0.061 1.321e-3 0.015 0.582 0.098 0.068 0.071 0.068 0.112 0.223 0.502 0.083 0.029 0.064 -0.062 -0.164 0.7 - 0,181 -0,076 0,057 -0,059 -0,139 |
63 -62 -61 -60 -59 -58 -57 -56 -55 -54 -53 -52 -51 -50 -49 -48 -47 -46 -45 -44 -43 -42 -41 -40 -39 -38 -37 -36 -35 -34 -33 -32 -31 -30 -29 -28 -27 -26 -25 |
0.68 -0.111 -0.034 0.067 0.044 0.113 0.439 0.304 0.127 0.062 0.071 0.032 0.017 0.624 -0.04 -0.02 0.059 -0.091 -0.217 0.716 -0.215 -0.09 0.06 -5.656e-3 -3.198e-3 0.597 0.07 0.057 0.071 0.066 0.118 0.25 0.482 0.095 0,035 0,065 -0,054 -0,148 0,694 |
||||||
|
24 -23 -22 -21 -20 -19 -18 -17 -16 -15 -14 -13 -12 -11 -10 -9 -8 -7 -6 -5 -24 -23 -22 -21 -20 -19 -18 -17 -16 -15 -14 -13 -12 -11 -10 -9 -8 -7 -6 |
5 -4 -3 -2 -1 0 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 |
0.022 -0.013 0.059 -0.091 -0.217 0.716 -0.217 -0.091 0.059 -0.013 -0.022 0.611 0.043 0.044 0.071 0.065 0.123 0.277 0.461 0.105 0.04 0.066 -0.045 -0.13 0.687 -0.154 -0.065 0.057 -0.071 -0.168 0.694 -0.148 -0.054 0.065 0.035 0.095 0.482 0.25 0.118 |
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 |
0,066 0,071 0,057 0,0,597 -3,198E -3 -5,656E -3 0,09 -09 -0,215 0,716 -0,217 -091 059 -0,04 0,624 0,017 0,0 0,057 -0,076 -0,181 0,7 -0,0644 |
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 |
0.029 0.083 0.502 0.223 0.112 0.068 0.071 0.068 0.098 0.582 0.015 1.321e-3 0.061 -0.087 -0.21 0.715 -0.215 -0.091 0.058 -0.027 -0.059 0.636 -8.547e-3 0.019 0.07 0.06 0.128 0.33 0.416 0.12 0.049 0.068 -0.023 -0.091 0.672 -0,123 -0,052 0,057 -0,081 |
|||||||
|
112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 |
0,192 0,704 -0,177 -0,07 0,064 0,024 0,07 0,522 0,195 0,104 0,069 0,071 0,08 0,126 0,566 0,032 8,081e-3 0,062 -0,084 |
131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 |
0,203 0,713 -0,211 -0,089 0,058 -0,035 -0,078 0,648 -0,033 6,506e-3 0,07 0,057 0,128 0,356 0,392 0,125 0,052 0,069 -0,012 |
150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 |
0.069 0.663 -0.105 -0.045 0.057 -0.085 -0.201 0.708 -0.189 -0.076 0.063 0.018 0.056 0.54 0.167 0.095 0.07 0.07 0.09 |
169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 |
0.153 0.549 0.048 0.015 0.062 -0.079 -0.194 0.71 -0.205 -0.086 0.057 -0.042 |
||||||
Обхват: 30Hz - 50MHz
Непрекъсната работа до 30 часа (без презареждане)
Подходящ за MIL-STD 461F
Индивидуално калибриране
Описание на активна небалансирана антена EMCO 3301C
Антена EMCO 3301Cе активна небалансирана антена за работа в честоти от 30 Hz до 50 GHz.
Антена модел 3301C е функционална прътова антена, произведена от ETS-Lindgren.
Пръчковата антена ETS-Lindgren е проектирана да определя електрическото поле в една лента, в целия му диапазон.
Активната антена модел 3301C, за разлика от пасивната антена модел 3303, няма механизъм за превключване и регулиране на обхвата.
3301C има 3dB точки на спад при 170Hz, както и 30MHz.
В диапазона от 250Hz до 20MHz коефициентът на антената е неравномерен с +/- 1dB.
За да се избегне насищане на ниски честоти от сигнали, е възможно да се превключи на 3dB от най-ниската точка при 170Hz, 1.9kHz, 22kHz.
Антената EMCO 3301C измерва електрически полета при 1 MHz с честотна лента от 1 kHz при +7 dB.
Предоставеният индикатор за насищане сигнализира за необходимостта от свързване на вътрешни атенюатори.
Насищане при напрежение< 0,8В/м не возникает, что образует широчайший диапазон (динамический) до 141дБ.
Прътовата антена 3301C ETS-Lindgren се състои от прът, противотежест и захранване.
Антенният вал на модел 3301C е регулируем по дължина.
Вграденият широколентов усилвател с висок импеданс има 61 cm противовес. х 61 см.
Захранването на антената 3301C се използва за зареждане на батерията (90-265V AC, 50/60Hz).
Контролите и индикаторите на прътовата антена 3301C на предния й панел включват: индикатор за включване/изключване на захранването, превключвател на захранването, индикатор и конектор за зарядно устройство, индикатор за насищане на сигнала и BNC (женски) заземен изходен конектор.
Антената EMCO 3301C се захранва от AA (никел-метал-хибридни) батерии.
Конфигурация на антената 3301C
Стандартна конфигурация
Антена 3301C
Регулируем елемент на пръта
Противотежест (61 см x 61 см)
Основна плоча (UNC 1/4-20 вътрешна резба)
Комплект за заземяване и RF кабел (MIL-STD 461F)
AA (никел-метал-хибридни) батерии и AC/DC адаптер
Вграден предусилвател и BNC конектор (женски)
Индивидуално калибриране (ARP-958, SAE, ANSI C63.5)
Ръководство, сертификат за калибриране
Допълнителни опции
Неотражателна неметална стойка за антена ETS-Lindgren
Специален калъф за носене на антена 3301C
Калибриращ модул (3301CAL) за калибриране на коефициента на антената
Характеристики на EMCO-3301C
Електрически характеристики
Минимална честота: 30 Hz
Максимална честота: 50 MHz
Импеданс: 50 Ohm
Конектор: тип BNC (женски)
Линейна поляризация
Всепосочна диаграма
Електрически характеристики
Основа на антената: 19,05 см/8,9 см/19,05 см (дълбочина/височина/ширина)
Долен диапазон на пръта на антената: 50,8 см (височина)
Горен обхват на антенния прът: 104,1 см (височина)
Тегло на антената 3301C: 1,4 кг
Диелектрична антена антена под формата на сегмент от диелектричен прът, възбуден от радио вълновод или щифт на коаксиален кабел. В пръта на Д. и. ( ориз.
) вълна със специална структура (така наречената повърхностна вълна) се възбужда, разпространявайки се по нейната ос, и в резултат на това на повърхността на пръта се появяват тангенциални (допирателни към повърхността) компоненти на електрическите и магнитните полета , чиято фаза се променя според закона на бягащата вълна. По същество D. a. е антена с пътуващи вълни (виж антена с пътуващи вълни), състояща се от елементарни електрически и магнитни вибратори. Максималното му излъчване, както всяка антена с пътуваща вълна, съвпада с оста на пръта. Характер на радиацията D. и. зависи от фазовата скорост (вижте фазова скорост) на разпространение на повърхностната вълна. С увеличаване на диаметъра на пръта и диелектричната константа на материала, от който е направен, фазовата скорост намалява. Колкото по-ниска е фазовата скорост, толкова по-голяма е дължината на пръта, при която коефициентът на насоченост (DFA) на антената е максимален (така наречената оптимална дължина), и толкова по-голяма е максималната възможна DEF. Тъй като фазовата скорост намалява или се доближава до скоростта на светлината в околната среда (въздух), диелектричният прът губи вълноводните си свойства. Това води до рязък спад в полето към края на пръта, увеличаване на радиацията в околните D. и. среда директно от отворения край на радиовълновода и намаляват ефективността на D. a. Диаметърът и материалът на пръта обикновено се избират така, че фазовата скорост да не е много близка до скоростта на светлината (не повече от 0,95-0,96 от скоростта на светлината). При такава фазова скорост оптималната дължина е равна на 12 дължини на вълната на излъчената вълна, а коефициентът на насоченост е равен на 100. Прътът е D. a. са изработени от диелектрични материали с ниско затихване на електромагнитните вълни в тях - полистирол, флуоропласт и др. D. a. се използват предимно на самолети в радиоустройства, работещи на сантиметрови и дециметрови вълни. О. Н. Терьошин, Г. К. Галимов.
Велика съветска енциклопедия. - М.: Съветска енциклопедия. 1969-1978 .
Вижте какво е "диелектрична антена" в други речници:
Антена под формата на твърд или тръбен диелектрик. (полистирен, полиетилен) на прът, възбуден от радио вълновод или коаксиален кабел (виж фиг.). По същество D. a. е антена с пътуваща вълна и се прилага преим. в синтез........ Голям енциклопедичен политехнически речник
Сегмент от диелектричен прът, който излъчва радиовълни, когато се възбужда от вълновод или коаксиална линия. Използва се главно в самолети в радиоустройства, работещи на сантиметрови и дециметрови вълни ... Голям енциклопедичен речник
Сегмент от диелектричен прът, който излъчва радиовълни, когато се възбужда от вълновод или коаксиална линия. Използва се главно в самолети в радиоустройства, работещи на сантиметрови и дециметрови вълни. * * *… … енциклопедичен речник
диелектрична антена- dielektrinė antena statusas T sritis radioelektronika atitikmenys: англ. диелектрична антена vok. диелектрическа антена, е рус. диелектрична антена, f пранц. антена диелектрик, f ... Радиоелектронни термини
Устройство за излъчване и приемане на радиовълни. Предавателната антена преобразува енергията на електромагнитните трептения висока честота, концентрирани в изходните колебателни кръгове на радиопредавателя, в енергията на излъчваните радиовълни. Трансформация… …
Антена- (основни видове): симетрични (а) и асиметрични (б) вибратори; дипол Надененко (c); вълнов канал (r); рамка (d); лог-периодичен вибратор (e); рог (w); леща (h); вълноводен слот(ове); диелектрик (k). АНТЕНА (от... ... Илюстрован енциклопедичен речник
Насочена антена, по геометричната ос на която се разпространява плъзгаща се вълна (виж Пътуващи вълни) от електромагнитни трептения. Б. в. А. извършват или от дискретни излъчватели, разположени по оста на определено разстояние един от друг ... ... Велика съветска енциклопедия
Антена на радиотелескоп RT 7.5 MSTU im. Бауман. Руска федерация, Московска област, Дмитровски район. Диаметър на огледалото 7,5 метра, работен обхват на дължината на вълната: 1 4 mm Антената е устройство за излъчване и приемане на радиовълни (разновидности на електромагнитни ... ... Wikipedia
- (наречена на френския физик от 17-ти век Н. Касегрен, Н. Касегрен) рефлекторна антена (Вж. Огледални антени), състоящ се от захранващ, основен и спомагателен огледален рефлектор електромагнитна енергия(огледала) събрани според ... ... Велика съветска енциклопедия
Антена, в която роят е сферичен. или цилиндрични. електронна поща магн. вълната, създадена от първичния радиатор (вибратор, отворен край на радио вълновода, рог и т.н.), се преобразува в плоска вълна (или обратно) с помощта на пречупваща среда. Физическо…… Физическа енциклопедия
Министерство на образованието и науката на Руската федерация
Балтийски държавен технически университет "Военмех"
тях. Д.Ф. Устинов
Катедра Радиоелектронни системи за управление
В. П. СМОЛИН
ПРОУЧВАНЕ
ДИЕЛЕКТРИЧНА ПРЪТНА АНТЕНА
Електронна версия методическо ръководствоза лабораторни упражнения по дисциплината "Микровълнови устройства и антени"
Санкт Петербург
АНТЕНИ ЗА ПОВЪРХНОСТНИ ВЪЛНИ
ПАРАМЕТРИ НА НАПРАВЛЯВАЩАТА ПОВЪРХНОСТ
Повърхностните вълни са вълни, които се разпространяват по определена повърхност, сякаш се „прилепват“ към нея, а амплитудата на вълните бавно отслабва по тази повърхност и бързо - според експоненциален (или близък до него) закон - намалява при отдалечаване от то по нормалното. Цялата енергия се носи от вълната в тънък слой в непосредствена близост до направляващата повърхност. Повърхностните вълни възникват на границите между среди с различни електрически параметри, фазовата скорост в едната от които е по-малка, отколкото в другата. Една от тези среди в антенната технология обикновено е въздухът, а втората може да бъде среда, в която се разпространяват така наречените „бавни“ вълни, имащи скорост, по-малка от скоростта в свободното пространство.
Ефектът на пълното вътрешно отражение възниква в случай на пречупване на вълна, ако тя преминава от по-плътна среда към по-малко плътна, при ъгли на падане = tl (ъгъл на пълно вътрешно отражение), ъгъл на пречупване = 90. Обръщайки се към закона на Снел 
,
(1)
къде е ъгълът на падане; - ъгъл на пречупване, - показател на пречупване на по-плътна среда, - показател на пречупване на по-малко плътна среда; - диелектрични константи съответно на първата и втората среда, виждаме, че при > (за въздух = 1) и > въздух, стойността на sin трябва да бъде по-голяма от единица. Очевидно е, че за всякакви реални стойности на ъгъла на пречупване такава ситуация е невъзможна. Известно е обаче, че синусът, разглеждан като функция на сложен аргумент, може да приеме всяка голяма стойност. В съответствие с това предположение, а също и в случая на >pvo, ъгълът на пречупване получава въображаемо увеличение. В същото време човек може да пише
i, sin == ch, cos == - i sh. (2)
Тук е въображаемата част от ъгъла на пречупване. Замествайки изрази (2) в израза за вълна, разпространяваща се по произволно насочена ос z , получаваме:
.
(3)
В математическа форма тази връзка е много подобна на израза за комплексната амплитуда на плоска вълна, разпространяваща се в среда със загуби. Такива вълни се наричат нехомогенни плоски вълни. От физическа гледна точка, нехомогенна плоска вълна се разпространява по границата, сякаш се „залепва“ за нея. Тази особеност дава основание такива вълни да се наричат повърхностни. На пръв поглед може да изглежда, че концепцията за комплексния ъгъл на пречупване е въведена донякъде изкуствено. По същество обаче такова разширение на концепцията за плоска вълна е валидно, тъй като комплексната амплитуда на формата (3) служи като решение на уравнението на Хелмхолц
което може да се провери чрез директно заместване, като се има предвид, че
Тъй като ch>l, константата на разпространение на повърхностна вълна pov= винаги е по-голяма от константата на разпространение на хомогенна плоска вълна със същата честота, разпространяваща се в средата 2. Поради факта, че константата на разпространение е пряко свързана с фазата скорост чрез връзката Vph=/, стигаме до извода, че повърхностните вълни се разпространяват със скорост, по-малка от съответните равномерни плоски вълни. Поради тази причина повърхностните вълни често се наричат бавни вълни. Ограничаващото забавяне се получава, когато падащата вълна се разпространява успоредно на интерфейса, т.е. когато ch=l/2. При което
Така в границата фазовата скорост на вълните в по-малко плътна среда клони към стойност, характерна за по-плътна среда.
И накрая, нека се спрем на въпроса за дълбочината на проникване на вълните в среда 2, когато условието >pvo е изпълнено. От формула (3) следва, че дълбочината, на която амплитудата на полето намалява с коефициент e, е равна на d=1/.
По този начин полето в околната среда 2 съществува само в повърхностния слой, чиято дебелина е около една дължина на вълната в среда с диелектрична константа. Важно е да се отбележи, че тъй като фазовата скорост се забавя, дълбочината на проникване на полето в по-малко плътна среда намалява.
В антенната технология повърхностните вълни, разпространяващи се по кръгли цилиндрични и плоски интерфейси на медиите, са добре проучени и намират приложение.
Водещата повърхност може да се характеризира с така нареченото повърхностно съпротивление, равно на съотношението на тангенциалните компоненти на електрическото и магнитното поле на границата във въздуха, Zs =.
Затихването на повърхностна вълна по направляващата повърхност, ако втората среда е въздух, обикновено е малко. И константата на разпространение може да се счита за съвпадаща с константата на фазовото изместване, определяйки фазовата скорост като Vph = ,
където , където е дължината на вълната по дължината на водещата повърхност.
По принцип могат да бъдат създадени повърхности, за които V f > с.За да се насочи вълна по тях, е необходимо да има втора, гладка метална повърхност над водача, която предотвратява излъчването на енергия в пространството. При липса на втора повърхност се използват само водещи повърхности с V. f < с, т. е. замедленные волны.
Приемаме зависимостта на компонентите на полето от разстоянието гпо нормалата към повърхността като e. Тогава може да се покаже, че константата на разпространение по нормалата е свързана с повърхностното съпротивление чрез уравнението Z (5)
където =- i - константа на разпространение по нормалата;
Коефициент на затихване, - константа на фазово изместване.
Ако константата на разпространение е реална, тогава няма вълна, напускаща повърхността, и амплитудата на полето намалява експоненциално по нормата. Въображаемата константа на разпространение дава само вълните, напускащи повърхността. Следователно повърхностните вълни не могат да съществуват, ако повърхностното съпротивление е чисто активно и се разпространяват без радиация, ако е чисто реактивно.
За да се осигури аксиално излъчване, е необходимо да се изберат повърхности, при които реактивната част на повърхностното съпротивление значително надвишава активната част.
Помислете за някои видове антени с повърхностни вълни.
2. ДИЕЛЕКТРИЧНИ ПРЪТНИ АНТЕНИ
Антените с диелектрични пръти са диелектрични пръти с кръгло или правоъгълно напречно сечение, възбудени съответно от полето H или H в кръгъл или правоъгълен вълновод, в който е вкаран един от краищата на диелектричния прът. Напречното сечение на пръта обикновено се прави леко стеснено към противоположния край; дължината на пръта е 3-5 дължини на вълната.
Има строго решение [ 3] за вълни, разпространяващи се по кръгъл цилиндричен безкрайно дълъг диелектричен прът. От това решение следва, че напречните електрически и напречните магнитни вълни могат да се разпространяват в пръта, както симетрични (H, ), така и асиметрични (НЕ)спрямо оста на пръта, много подобни на съответните вълни в кръгъл вълновод, а асиметричните електрически и магнитни вълни не могат да съществуват отделно.
Симетричните вълни не излъчват радиация по оста на пръта и следователно не се използват в диелектрична антена, където е необходима вълна, чието поле има преобладаваща посока на поляризационната равнина. Такава вълна е асиметрична вълна от тип H. Въз основа на строго решение могат да се направят следните заключения относно този тип вълна:
Ориз. I, 1. Електромагнитно поле в диелектричен прът.
1) Структурата на електромагнитното поле в пръта е подобна на структурата на полето в захранващия вълновод, с изключение на това, че на границата диелектрик-въздух тангенциалните компоненти на полето са непрекъснати, т.е. полето съществува извън пръта; трансферът на енергия се извършва както вътре, така и извън пръта. Повърхностните токове по стените на вълновода в диелектричния прът се заменят с токове на изместване във въздуха, поради което в допълнение към напречната електрическа вълна, възбудена от вълновода, възниква и напречна магнитна вълна (фиг. I, 1).2) Съотношението на мощностите, предавани вътре и извън пръта p/p и фазовата скорост на разпространение по него са функции на неговия относителен радиус / и диелектрична константа. С постепенно увеличаване на радиуса мощността, предавана вътре в пръта, се увеличава и за даден радиус е толкова по-голяма, колкото по-висока е диелектричната константа (фиг. 1.2); фазовата скорост на разпространение намалява, доближавайки се до скоростта в безкрайна среда с диелектричната проницаемост на пръта (фиг. 1.3). За разлика от симетричните вълни, асиметричните вълни нямат критична честота, т.е. те могат да съществуват при ниски честоти.
Ориз. аз,2. Зависимост на съотношението на мощностите на вълната вътре и извън диелектричния прът от относителния му радиус / и проницаемост
Както вече беше споменато, в диелектричните антени обикновено се използват конусовидни пръти. Конусността на пръта е необходима, за да се увеличи излъчването от страничната му повърхност и да се направи това излъчване приблизително еднакво по цялата дължина на пръта.
0
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
0.6 0.7 0.8 0.9
/
Ориз. 1.3. Зависимостта на фазовата скорост на разпространение в пръта от нейната
относителен радиус /
В цилиндричен прът, направен от идеален диелектрик, излъчването от страничната повърхност трябва да отсъства напълно, в истинския прът е малко и. намалява към края си. Благодарение на коничната форма, почти цялата енергия, пренасяна от вълната, се излъчва постепенно, така че почти няма отражения и се установява режим, близък до движеща се вълна. Това се улеснява и от постепенно увеличаване на фазовата скорост, която в края на пръта се доближава до скоростта в свободното пространство, т.е. прътът е съобразен със свободното пространство. Диелектричната пръчкова антена принадлежи към антените с пътуващи вълни и има аксиално излъчване.
Няма строго решение за пръти с конична форма и крайна дължина. Поради малкия конус и начина на движение на вълната във всяка секция на пръта, горните заключения се използват при решаване на външния проблем.
Външният проблем се решава, като се приеме, че или полетата на повърхността на пръта [3] са известни, или
полета в напречното му сечение. Вторият метод е по-прост, но изисква
замяна на полетата в диелектрика с еквивалентни токове в съответствие с така наречения „втори принцип на еквивалентност“.
Уравненията на Максуел за областта вътре в диелектричния прът могат да бъдат записани като
гниене з=i, (6)
гниене E=-i,
където приемаме, че няма външни токове и диелектрикът е идеален (= 0). Събираме и изваждаме стойността i от дясната страна на първото уравнение, след което получавамегниене з=i()E+ i. (7)
Стойността j= i()E (8)
може да се разглежда като еквивалентен външен ток. Следователно, диелектричният прът може да бъде заменен от система от еквивалентни токове (8), непрекъснато разпределени в обема, зает от пръта. Разпределението на амплитудата и фазата на еквивалентния ток съвпада с разпределението на амплитудата и фазата на вектора на електрическото поле вътре в пръта.
Човек може да си представи диелектрична пръчка като линейна система от дискови излъчватели, възбудени от течаща вода. Амплитудното разпределение на еквивалентните токове във всеки диск приблизително съвпада с амплитудното разпределение на полетата в отвора на кръгъл или правоъгълен вълновод в зависимост от формата на напречното сечение на диелектричния прът.
Диаграмата на излъчване на антената е равна на произведението от диаграмата на излъчване на диска и диаграмата на излъчване на системата с пътуваща вълна:
Ние се ограничаваме до разглеждане на радиационните модели на пръчкова антена с кръгло напречно сечение. В равнините E и H излъчването на напречните поляризационни полета е взаимно компенсирано, т.е. можем да приемем, че всеки диск се обтича от еквивалентен ток със същата посока, съвпадаща с посоката на оста на пръта х(фиг. 1.1).
Елементарните радиатори в случай на диелектрична антена не са радиатори на Хюйгенс, а елементарни еквивалентни токове j. Следователно моделите на посоката на дисковете се различават от моделите на посоката на апертурата на вълновода само чрез заместване на факторите, характеризиращи схемата на посока на излъчвателя на Хюйгенс с фактор cos в електрическата равнина и с единица в магнитната равнина.
Използвайки тези замествания, получаваме диаграмата на излъчване на диелектрична пръчкова антена с кръгло напречно сечение в равнините E из:
F=cos(kasin) (10)
F()= (11)
където a и L са средният радиус и дължина на пръта; Дж
Коефициент на скъсяване на вълната в пръта (за бавна вълна>1); = 1.841 - първи корен от производната на функцията на Бесел от първи ред; J - функция на Бесел и ламбда - функция от първи ред;
не нормализиращият фактор.
Диаграмата на излъчване на антената е почти еднаква в двете равнини и се определя главно от последния фактор, колкото по-точен е, толкова по-тънък и по-дълъг е прътът. В съответствие с това максималната докторска степен г. антена се получава при оптимален коефициент на намаляване на вълната
На която д-р. d. е равно на D.
При коефициент на скъсяване, различен от оптималния D= 4A , (12)
Където А =намерени в класациите.
При висококачествени диелектрици (тролитол, полистирол и др.) Загубите са много малки, ефективността на антената е близка до единица, следователно при изчисленията печалбата може да се приеме равна на k.s. д.
Максималният диаметър на пръта се избира от условието, че вълната H се разпространява във вълновода, пълен с диелектрик, чиято критична дължина във въздуха е = 3,41a, и вълните от по-висок тип не се възбуждат, започвайки от вълна E с a критична дължина на вълната = 2.62a. Следователно максималният диаметър на пръта трябва да отговаря на условието
< d < (13 )
Минималният диаметър може да бъде намерен, като първо се определи от изискванията за докторска степен. (I2), или до ширината на главния лоб на диаграмата на излъчване, дължината на пръта L. След това можете да изчислите стойността на оптималния коефициент на скъсяване. Ако приемем, че съответства на средния диаметър на пръта d, намираме последния от графиките, след което изчисляваме минималния диаметър
Доцент доктор. д. изберете диаметрите на прътите съгласно следните полуемпирични формули:
Фигура 1.4 показва експерименталните диаграми на излъчване на оптимална диелектрична антена, изработена от полистирол с равномерно правоъгълно напречно сечение с размери около λ/2 - λ/3 за три различни дължини: L/ λ = 3, 6, 9. На същата фигура
измерените стойности на коефициента на насоченост са дадени в децибели. Разглеждането на горните криви показва наличието на големи странични листа в диелектричните антени, както и липсата на радиационни нулеви точки между пластините, което се обяснява със затихването на вълната по време на разпространение в диелектричния прът, свързано със загубата на енергия за нагряване на диелектрика. Ширина на главния лоб и насоченост на действие с точност до 20% са в съответствие с горните формули. В допълнение към коничните пръти с кръгло напречно сечение, както вече беше споменато по-горе, се използват заострени правоъгълни пръти. Фигура 1.5 показва диелектрична прътова антена с правоъгълно напречно сечение, линейно заострена върху повече от половината на пръта (дължина на пръта 6λ). Същата фигура показва кривата на промените във фазовата скорост на вълната в различни секции на пръта. Фигура 1.6 показва експериментално измерената диаграма на излъчване на тази антена.
Фиг.1.5 Фиг.1.6
За да намалите размерите на антената и да улесните дизайна, отрежете половината от пръта по оста и я поставете върху метален лист. В този случай изрязаната половина на пръта е сякаш попълнена с огледален образ. Известни са и опити за намаляване на загубите в пръта чрез използване на диелектрични тръби, но това води до увеличаване на размера на антената.
За формиране на диаграми на излъчване с тесен основен лоб се използват системи от няколко пръчковидни антени. Особен интерес представляват многопръчковите антени, при които прътите са направени от ферит. Феритните радиатори имат редица предимства пред прътите, изработени от конвенционални висококачествени диелектрици - тролитол, полистирол и др.
Високочестотните ферити имат ниски загуби и висока диелектрична константа (13). Поради много малкия им размер (напр. = 3 смдиаметър на пръта - около 6 mm,дължина около 11 см)радиаторите се захранват чрез потапяне на единия им край директно във вълновода или кухинен резонатор. Това ви позволява да създавате многоелементни силно насочени антени от различни видове - резонансни, нерезонансни и със съгласувани радиатори.
С помощта на намагнитващи устройства, които могат да бъдат оборудвани с феритни пръти, е възможно да се завърти равнината на поляризация и бързо да се люлее електрически лъчът според даден закон.
Завъртете равнината на поляризацияможе да се извърши и в диелектрична прътова антена, ако се постави фазова секция между възбудителя и диелектричния прът
Ролята на фазиращия участък е да разложи вектора на линейно поляризирано електромагнитно поле на два взаимно перпендикулярни компонента с еднаква амплитуда, разположени в равнина, перпендикулярна на посоката на разпространение на вълната, и създавайки фазово изместване от 90 между тях.
Работата използва фазираща секция (фиг. 1.7), която е продължение на коничния антенен прът. Секцията е плоска плоча с дебелина 4 mm, от една страна плавно преминаваща в кръгъл диелектричен прът на антената, а от друга има гладък скос, който намалява отраженията на вълнуващата вълна H в кръга вълновод.
Фиг. 1.7
За да се получат вълни с кръгово въртене на равнината на поляризация, плочата трябва да се завърти на 45° по отношение на вектора Е във възбуждащата вълна. В този случай векторът E на вълната H в кръгъл вълновод може да бъде представен като състоящ се от две ортогонални компоненти, едната от които е перпендикулярна на плочата, а другата E е успоредна. Диелектричната плоча забавя скоростта на вълната с E в сравнение със скоростта на вълната с E. Дължината на плочата е зададена така, че фазовата разлика на тези вълни на изхода на фазиращата секция да е 90. Ако плочата се завърта около оста с 90, тогава посоката на въртене на поляризационната равнина ще се промени на противоположната.
Зареждане...