стойнии г от вибратора и расположенной иа лиНИи, соСтавлйЮщей угол 9 с его осью:

= (60 /т/г) sin ((О < + *г) / (9). (2 161а)

Из анализа этого выражения следует, что , во первых, прямо пропорционально амплитуде тока /т в вибраторе и обратно пропорционально расстоянию т от вибратора до точки наблюдения; во-вторых, распространяющаяся волна имеет зависимость от расстояния типа kr, а также изменяется во времени с частотой 0). И, наконец, направленные свойства антенны определяются функцией /(9), называемой диаграммой направленности.

Рис. 2.67. Возбуждение вибратора:

а - симметричное; б - несимметричное

Для дальнейшего анализа достаточно ограничиться рассмотрением только изменения амплитуды напряженности поля Em(60fm/r)f(Q). (2.1616)

Вид диаграммы направленности различен для разных типов антенны. Для симметричного вибратора диаграмма направленности может быть описана выражением

/(6) =

cos(

-созв)

sine.

(2.162)

Отношение п Х можно представить в виде nllX=kll2, где k - волновое число.

Для элементарного диполя (диполя Герца)

/(в) = 5шв. (2.163а)

На рис. 2.68а приведена диаграмма направленности элементарного диполя. Она представляет собой две соприкасающихся окружности. Ширина диаграммы направленности (по уровню половинной мощности) 9о,5=90°.

Для полуволнового диполя, для которого 1=1,12, п=\, выражение для диаграммы направленности может быть представлено в виде

ij у sine.

(2.1636)

Диаграмма Направленности ПолуволйовоГо диПолй Дана сплошной линией на рис. 2 686. Здесь же для сравнения пунктирной линией дана диаграмма направленности диполя Герца. Ширина диаграммы направленности полуволнового диполя 0о,5 = 78°. Сравнение обеих диаграмм на этом рисунке показывает, что они достаточно

Дипо/гь

Рнс. 2.68. Диаграмма направленности вибраторных антени: а - диполь Герца; б - полуволно-вый вибратор; в - волновый вибратор (симметричное возбуждение); г - волновой вибратор с длинами от 1,25 л до 5 Я.

Похожи Друг на друга. Поэтому На rtpaKtHke Дли анализа направленных свойств полуволнового диполя вместо формулы (2.1636) можно пользоваться формулой (2.163а).

Для волнового симметричного вибратора (/=Х, п-2) выражение для диаграммы иаправленности имеет вид

/(e) = [l+cos(ncos0)/sine. (2.164)

На рис. 2 689 приведена диаграмма направленности волнового Вибратора. Маиаимальное излучение вибратора приходится на угол 9=90°, причем для 9=90° f(90°)=2. Ширина диаграммы направленности 9о,5=47°.

Из анализа диаграмм направленности полуволнового и волнового вибраторов следует, что в направлении максимального излучения уровни их излучения различны: для полуволнового вибратора fmai(9) = l, И для ВОЛНОВОГО -/mai (9) = 2.

Для удобства сравнения диаграмм направленности различных антенн вводится понятие нормированной диаграммы направленности, которая определяется отношением

F{Q) = f(Q)lfmax{Q)- (2.165)

Для полуволнового диполи f(9)=/(6), а для волнового - F (9) =0,5/(9).

На рис. 2.68д изображен вибратор длиной /=1,5Я.. В той части вибратора, длина которой равна 0,25Х., фаза тока отличается на л от фазы тока в остальной части вибратора. В этом случае напряженность поля в пределах главного лепестка диаграммы убывает быстрее, чем на диаграмме волнового диполя, и уже для 9 = 9 f(9 )=0, при дальнейшем увеличении угла наблюдения 9 появляется боковой лепесток, имеющий максимум при 9 = 9. Отметим, что фаза излучения в направлениях, соответствующих боковому лепестку, отличается на л от фазы излучения в пределах основного лепестка. Если будем и далее увеличивать длину вибратора, то уровень боковых лепестков будет расти, а уровень основного лепестка (9=90°)-уменьшаться. При l=Zk боковые лепестки, ориентированные под углом 6=54°, достигают своего максимума, а в направлении 9 = 90° /(9)= О (рис. 2.68е).

Изменение формы диаграммы направленности с дальнейшим ростом длины вибратора показано иа рис. 2.68аю, з, и. Анализ приведенных диаграмм показывает, что направление максимального излучении вибраторов соответствует углам, которые уменьшаются с ростом длины вибратора, т. е. с ростом длины вибратор все более интенсивно излучает под небольшими углами к своей оси. Однако надо иметь в виду, что для всех рассматриваемых антенн в направлении 9=0° (или 9=180°)£=0.

Одновременно с увеличением длины вибратора растет число боковых лепестков в диаграмме направленности. Полезно запомнить следующую зависимость между числом лепестков и длиной вибратора. В пределах одной половины диаграммы направленности (0°<9<180°) число боковых лепестков равно числу волн, укладывающихся по длине вибратора.

Так, для вибратора длиной 1=ЗХ (см. рис. 2.68ж) общее число лепестков диаграммы направленности УУ=2ХЗ = 6, для вибратора с 1=4к (см. рис 2.68з) /V=2X4 = 8, а для вибратора с 1=51 (см. рнс. 2.68и) W=2X5 = 10.