Антенны




Вертикальная направленная антенна


Задача создания направленной антенны с вертикальной поляризацией не так проста, как представляется на первый взгляд. Казалось бы, повернул элементы обычного бима (волнового канала) вертикально, и все в порядке, но возникает вопрос крепления такой антенны к мачте. На УКВ можно вынести несущую траверсу вбок от мачты, в направлении излучения, но подобная антенна оказывается несбалансированной механически и требует для своего крепления очень толстой и прочной мачты. Пропадают главные достоинства вертикальных антенн — малые размеры по горизонтали, легкость и простота установки. Но об этом несколько позже, а сначала надо остановиться на выбранной концепции вертикальной направленной антенны. Желание сконструировать простую и легкую антенну заставило обратиться к конструкции ZL-бима, содержащего всего два элемента с активным питанием и имеющего очень малые размеры в длину порядка L/8... L/10. В то же время коэффициент направленного действия (КНД) этой антенны довольно значителен и эквивалентен, как указывают в литературе, КНД трехэлементного бима с пассивными элементами. Та же самая идея используется и в "швейцарском квадрате", тоже отличающимся очень хорошими параметрами и еще большим КНД. Поэтому принцип действия этих антенн заслуживает внимательного анализа, что мы сейчас давайте и проделаем.

puc.1

Возьмем два гипотетических точечных излучателя S1 и S2, расположенных на расстоянии d, как показано на рис. 1 сверху. Мощность передатчика пусть делится между излучателями поровну, поэтому и амплитуды полей, создаваемых излучателями, будут одинаковыми. А вот фазы возбуждения излучателей должны быть разными, чтобы получить направленное излучение. Для начала рассмотрим простейший случай, когда d = V4, а питание излучателей осуществляется в квадратуре, т.е. сдвиг фазы подаваемых на них колебаний составляет 90° . На векторной диаграмме (в среднем ряду, в середине) колебания излучателей изображены векторами s1 и s2. Угол ф соответствует дополнительному до 180° фазовому сдвигу колебаний. Условимся также, фазовый набег (отставание фазы) при распространении волны на какое-то расстояние учитывать вращением вектора по часовой стрелке на соответствующий угол. Так, например, волна, прошедшая путь в четверть волны, приобретет фазовый набег 90°. Рассмотрим излучение системы вправо, причем фазы волн будем измерять непосредственно около излучателя S2 (при дальнейшем распространении направо обе волны от двух излучателей приобретут одинаковый набег фазы, и фазовое соотношение между их колебаниями не изменится). Соответствующая векторная диаграмма показана в среднем ряду справа. Колебание s2 не изменится, а колебание s1 приобретет фазовый набег 90° пройдя путь L/4. В результате волны окажутся противофазными и излучения в эту сторону не будет. При распространении волн в левую сторону от излучателей вектор s1 останется в прежнем положении, а вектор s2 повернется на 90° по часовой стрелке, поскольку волна от излучателя s2 пройдет путь L/4. Векторная диаграмма колебаний около излучателя s1 показана на рис.1 в среднем ряду слева. Видно, что волны от излучателей S1 и S2 складываются в фазе и суммарное колебание приобретает удвоенную амплитуду.




Содержание  Назад  Вперед