Еще один вариант выполнения четырехполюсника, осуществляющего функции четвертьволнового трансформатора, приведен на рис 2 49 Его характеристическое сопротивление

Zт = ;f =с- (2 116)

Используя известную формулу, определяющую условие согласования, можно записать выражение для Z:

2т = Zo- (2 117)

По этим формулам можно определить параметры четырехполюсника Хь и Хс, а далее, используя номограммы на рис 2 38,

Рис 2 49 Схемы трансформирующих четырехполюсников о - X четырехполюсник, б - Т четырехполюсник

найти значения L я С Этот тип четырехполюсника используется только для симметричных линий и известен как Х-четырехполюсник Эквивалентом А-четырехполюсника для несимметричных линий является Г-четырехполюсник Его элементы также рассчитываются по формулам (2 116) и (2 117)

2.3. Элементы теории антенн

Главной задачей при проектировании антенн является оп ределение требуемой характеристики излучения и входного сопротивления антенны Эти обе величины в рабочем диапазоне частот должны быть постоянными или, по крайней мере, изменяться в допустимых пределах Профессиональные антенны, как правило, работают в одном диапазоне частот Для радиолюбительских антенн требуется реализация приемлемых параметров в нескольких диапазонах.

Характер электромагнитного поля, излучаемого антенной, зависит как от распределения токов на антенне, так и от расстояния, на котором анализируется поле излучения (см § 2 1) Характер распределения поля в ближней зоне и в зоне дифракции позволяет предвидеть распределение излучения антенны в дальней зоне Распределение поля в ближней и средней зонах является предметом лабораторного изучения Для практики наибольший ин терес представляет распределение излучения антенны в дальней зоне

Характеристика излучения антенны в дальней зоне определяется пространственным распределением напряженности поля излученной антенной энергии, а также поляризацией излученной волны

Для анализа пространственных распределений мощности (поля) излучения и поляризации введем сферическую систему коорди-

нат, показанную на рис. 2 10. В этой системе координат можно определить зависимость мощности Р как функцию координат г, (р и в. Однако можно оперировать и с распределением £ (г, ф, 9), так как £ и Я однозначно связаны между собой [см. формулы (2.20) и (2.28)]. Кроме того, для полного описания характеристики излучения необходимо знать зависимость ориентации вектора Е и зависимость фазы излученной волны от координат г, ф, 9.

Проведем из точки N, в которой расположена антенна, радиусы-векторы, длина которых равна модулю мощности Р, для каждого углового направления. Геометрическое место концов радиусов-векторов образует пространственную фигуру, характеризующую пространственное распределение потока энергии, излученной антенной. Это распределение иосит название диаграммы направленности (рис. 2.50). Такая диаграмма имеет главный (основной) лепесток (а), боковые лепестки (Ь) и задний лепесток (с).

Рис 2 50 Диаграмма направленности (пространственная)-

а - главный, Ъ - боковые, с - задний лепестки

Пространственная диаграмма направленности мало пригодна для точного анализа характеристик антенны, и поэтому на практике обычно пользуются графиками распределения мощности излучения в двух основных плоскостях, т. е в плоскостях XY и YZ (см. рис. 2,50). Эти распределения также носят название диаграмм направленности. Получили распространение диаграммы направлен--ности, представленные или в полярной системе координат (см рис 2.51а, б) или в декартовой (прямоугольной) системе координат (см. рис. 2 51 в, г).

Из рассмотрения представленных на этих рисунках диаграмм направленности легко определить их главный, боковые и задний лепестки. Кроме того, из анализа диаграмм (см. рис. 2.51s) легко установить угловые направления 9оь 9о2 , которые соответствуют нулевому уровню излучения антенн, а также угловые направления 9б1, 9б2..... которые соответствуют максимальному уровню

излучения в боковых направлениях.

На практике используются два способа описания распределения интенсивности излучения. В одном из них (см. рис. 2.51а, в) используемость зависимость PfPmax, а во втором (см. рис. 2.51г) - зависимость 20 \g{EIEmax). Различный масштаб может быть использован и одновременно (см. рис. 2.516).

Введем количественную оценку диаграммы направленности, - а именно ширину главного лепестка. Ширина главного лепестка (см рис. 2 51а) измеряется углом а между двумя направлениями, лежащими слева и справа от направления максимального излучения, для которых мощность излучения уменьшается в 2 раза.

Кроме этой характеристики для оп!ка1Иия диаграммы направленности используется также понятие ширины диаграммы по ну-

лям, т. е. угловое расстояние между направлениями, соответствующими ближайшим к главному лепестку углам, для которых Р = 0. Эту характеристику обозначим через 29о.

Иногда еще встречается и другая характеристика угловой ширины основЕЮго лепестка диаграммы направленности, а именно

/0°

38°

50 60

180°

15от

150

20 \40 \ 60 \80 \100 \ 120\т\ ISO 180 801 8t, Вд Bt3 Од 8

о 20 40 60 80

120 140 160 ча

Рис 2 51. Диаграммы направленности:

а - по мощности в полярной системе координат; б - по полю в полярной системе координат: s - в прямоугольной системе координат с линейным масштабом уровня излучения; г-*- в прямоугольной системе координат с логарифмическим масштабом уровня излучения

3 Зак. 351