ку плеча вибратора, есть эффективное средство компенсации реактивной составляющей входного сопротивления вибратора, так как наряду с повышением КПД наблюдается рост активной составляющей входного сопротивления. Для получения большего значения R& можно рекомендовать выбирать значение Zi, =0,7-f-0,8, где наблюдается существенный рост Ra, а т)а падает еще незначительно. Уменьшение размеров 1/К и а/К, а также уменьшение добротности Q приводит к снижению КПД излучателя. Реально достижимая величина КПД вибратора с Л=0,05 при применении укорачивающих катушек с добротностью Q=250 составляет 35- 40%. Полоса пропускания коротких нагруженных вибраторов оценивается по формуле [43]

2A7 o = A*Wfln---l)+l/Q.

\ а J

Уменьшение размеров Я и о/Я приводит к сужению полосы пропускания вибраторов. Применение укорачивающих катушек позволяет увеличить 2Д /о на величину 1/Q. Так, вибратор с длиной плеча /=0,05Я, использующий укорачивающую катушку с добротностью Q=250, имеет мгновенную полосу пропускания менее 1%.

В ряде практически важных случаев необходимо, чтобы АПА работала в широком диапазоне частот. Для поддерживания постоянства передаваемой мощности в пространство необходимо обеспечить приемлемое согласование выхода АП с излучателем во всей полосе рабочих частот. В [44, 45] показано, что можно существенно уменьшить зависимость входного сопротивления от частоты вибраторных излучателей нанесением на их поверхность ре-зистивного слоя. Для анализа свойств широкополосных вибраторных излучателей [44] исследован цилиндрический вибратор в виде керамических цилиндров с тонкой резистивной оболочкой, между которыми установлены диэлектрические тефлоновые шайбы, образующие сосредоточенные емкости (рис. 3.7,а). Теоретические исследования проводились численно путем решения интегрального уравнения Халлена. Расчеты показали, что наилучшие параметры вибратора получаются при увеличении резистивной и ем-

С,в,мСм

З.В1 7777

т,ггц

Рис, 3.7. Частотная зависимость входной проводимости вибратора с /?С-на-грузкой

а) конструкция вибратора с 7?С-нагрузкой (размеры в см), б) частотная зависимость входной проводимости

~-- - Л, = л2=Дз=200 Ом С, = 17 пФ, Сг=0 683 пФ, Сз=0,227 пФ (расчет),

1-50 Ом, л2-1ОО Ом, Лз=400 Ом, С, = с2 = Сз=0.Б83 пФ (расчет). ООО - эксперимент

костной нагрузок к концу вибратора. На рис. 3.7,6 показаны зависимости входной проводимости вибратора с двумя вариантами распределения РС-нагрузки. Из приведенного рисунка следует, что входная проводимость излучателей слабо изменяется в диапазоне частот с перекрытием 3:1. Вибратор с увеличивающейся к концу резистивной нагрузкой (см. рис. 3.7,6) имеет КПД 0,82-0,9 во всей полосе частот.

Аналогичные исследования широкополосности вибраторов с ре-зистивно-емкостной распределенной нагрузкой описаны в [45], где представлены расчетные и экспериментальные характеристики цилиндрического вибратора в виде стеклянного стержня длиной 15 см и диаметром 0,7 см, покрытого юплавом из никеля, хрома, железа и титана. Толщина слоя изменяется от 240 нм в середине вибратора до нуля на его концах. Закон изменения толщины слоя выбран таким, что вдоль вибратора распространяется бегущая волна тока, благодаря чему он является широкополосным и сохраняет требуемые характеристики в диапазоне 0,7-2 ГГц.

3.3. ПРОВОЛОЧНЫЕ ИЗЛУЧАТЕЛИ СЛОЖНОЙ ФОРМЫ

в метровом и дециметровом диапазонах волн применяются изогнутые вибраторные антенны; например, в самолетной аппаратуре используются наклонные и Г-образные вибраторы. Преимущество таких антенн состоит не только в пониженном лобовом сопротивлении, но и в малой высоте, что позволяет устанавливать такие антенны в нижней части обшивки самолетов и вертолетов [46]. Кроме того, изменением геометрической формы проволочного излучателя можно добиться требуемого его входного сопротивления в рабочей полосе частот и на частотах внеполосного излучения.

Строгое решение задачи об излучении тонкой проволочной антенны произвольной геометрии впервые было получено в [47]. В ней показано, что продольная составляющая тока в антенне описывается интегральным уравнением 1-го рода, которое в криволинейной системе координат имеет вид

j (О is) = 5/ is) --kG{s-s){s s ) d s. (3.9)

где G(s-s)-функция Грина для свободного пространства (3.3); S, s - касательные к оси единичные векторы в точках наблюдения и интегрирования; й=2я/Я - волновое число; Ееь - сторонняя ЭДС.

Это уравнение и его модификации успешно использовались для анализа изогнутых вибраторных антенн сложной формы [47-59]. Методика его решения аналогична приведенной в § 3.2, однако она более сложная из-за наличия дифференциальных операторов в ядре. Уравнение (3.9) значительно упрощается, если антенна образована соединенными между собой прямолинейными отрезками провода. В этом случае (3.9) разбивается на несколько бо-

лее простых уравнений для отдельных прямолинейных отрезков, томи на связанных концах которых объединены уравнениями Кирхгофа [49, 50], что позволяет записать в замкнутой форме дифференциальные операторы в ядре.

В [49] на основе решения уравнения (3.9) исследованы входные сопротивления Г-, Т-образных и зонтичных вибраторных излучателей. На рис. 3.8 показаны схематическое изображение двух

Рис. 3.8. Входное сопротивление Г- и Т-образных вибраторов д) Г- и Т-образные вибраторы; б) зависимость входного сопротивления от электрической длины вертикальной части

типов несимметричных, проволочных излучателей длиной l+h-K/4 и зависимость Za=Ra+jXa от электрической длины kh вертикального участка. Из графика следует, что реактивная составляющая Ха входного сопротивления Г-образного излучателя близка к нулю, что существенно облегчает согласование его с выходом активного прибора. Недостатком изогнутых укороченных вибраторов является более узкая полоса пропускания по сравнению с резонансным штырем, что в ряде случаев может ограничить их применение.

3.4. РЕЗОНАТОРНО-ЩЕЛЕВЫЕ ИЗЛУЧАТЕЛИ

Определение входной проводимости РЩИ в общем случае, с учетом всех конструктивных особенностей, представляет собой задачу, строгое решение которой встречает большие трудности, обусловленные сложной геометрией РЩИ. Наиболее полно исследован РЩИ, возбужденный нитью тока, расположенной непосредственно в плоскости щели [50] Существует большое число конструкций, у которых возбудитель расположен в полости резонатора. Строгое решение задачи в этих случаях может быть проведено с применением тензорной функции Грина, однако оно зачастую громоздко н приводит к большим затратам машинного времени при численных расчетах Однако при определен-ных условиях возможно обойтись более простыми методами, с последующей экспериментальной проверкой обоснованности введенных упрощений. К таким Задачам можно отнести случай возбуждения РЩИ штыревым возбудителем, частично или полностью перекрывающим поперечное сечеиие резонатора [51].