ТАБЛИЦА 5 15

Размеры антенны с переключением направления излучения (к рис. 5.83)

тенны соединен с линией питания с волновым сопротивлением 2о.= = 120... 150 Ом. Данная антенна может работать только в одном диапазоне.

5.5. Дипольные антенны типа волновой канал

Вероятность установления устойчивой связи на протяженных трассах в первую очередь зависит от действующей излученной мощности Рдейств, а следовательно, от усиления антенны. В условиях сильных мешающих сторонних воздействий этот параметр зависит также от уровня бокового и заднего излучения приемной антенны. Одновременно обеспечить большое усиление и малый уровень бокового и заднего излучения можно благодаря использованию антенн с остронаправленным излучением. Целесообразно использовать антенну, у которой можно изменять ориентацию главного излучения, хотя это обычно связано с определенными трудностями конструктивного характера, приводящими к удорожанию антенны.

Существует несколько основных разработок поворотных антенн типа волновой канал , которые в большом количестве производятся промышленностью. Антенны этого типа обычно обладают большой протяженностью и требуют прочных механических конструкций, которые должны быть тщательно выполнены. Практика эксплуатации этих антенн свидетельствует, что большинство из них не выдерживает даже годового периода эксплуатации, особенно в условиях сильных ветров и оледенения. Поиски наилучших решений продолжаются до сих пор. Все множество вариантов антенн, разнящихся между собой электрическими параметрами, можно свести к трем основным системам; коллинеариой, параллельной и смешанной.

Система из двух диполей. Антенна Уда - Яги. Простейшим примером такой системы является антенна, состоящая из набора полуволновых диполей, расположенных в одной плоскости. Антенну такого типа опис1л а 1926 г. С. Уда (Япония) и популяризировал его коллега X. Яги. Поэтому се и называют ангенной Уда - Яги или антенной Яги.

В диполе, находящемся в электромагнитном поле, индуцируется ток, амплитуда которого зависит от электрической длины диполя. Часть энергии, излученной одним диполем и перехваченной другим диполем, не имеющим потерь, вновь переизлучается. Таким образом, результирующее поле состоит из поля прямого излучения и поля переизлучения.

Если днполь нагружен на сопротивление о, равное сопротивлению излучения, то половина энергии передается в нагрузку, а половина излучается. Такой диполь называют вибратором. Любо диполь имеет собственное сопротивление потерь. Поэтому мощность, как передаваемая в нагрузку, так и переизлучасмая, меньше половины мощности, перехваченной диполем.

Основные принципы построения пассивных элементов целесообразно рассмотреть с позиции приема электромагнитной волны. Предположим, что электромагнитная волна, возбужденная отдаленным источником (рис. 5.84), достигает сначала пассивного диполя

Рис. 5 84. Схема возбуждения тока на пассивном элементе (директоре) и активном элементе (вибраторе):

1 - вибратор, 2 - пассивный диполь; 3 - первый импульс радиоволны; 4 - второй импульс радиоволны; 5 - источник излучения; - ток. наведенный в пассивном элементе первым импульсом радиоволны; 7 - перензлучеиный пассивным элементом первый импульс радиоволны

и индуцирует в нем ток. Волна, вызвавшая появление тока в пассивном диполе, распространяется дальше и, достигнув вибратора, также наводит в нем ток. Ток, наведенный в вибраторе, будет протекать через сопротивление нагрузки. Ток, который протекает в пассивном элементе, создает собственное поле, называемое вторичным (рис. 5.846). Вторичное поле распространяется точно так же, как поле излучения обычного диполя. Это поле также достигает вибратора, размещенного на расстоянии S от пассивного элемента, и так же, как и первичное поле, наводит в нем ток.

Если оба поля приходят к вибратору в фазе, то наведенные ими токи складываются алгебраически, что эквивалентно увеличению усиления принятого сигнала.

Если вторичное поле имеет сдвиг по фазе на угол ф относительно первичного поля, то и токи, наведенные этими полями, также будут иметь между собой фазовый сдвиг ф. Следовательно, оба тока складываются геометрически. В этом случае усиление будет меньше, чем в случае, когда фазы токов совпадали между собой.

Таким образом, усиление зависит от фазовых соотношений между токами, которые, в свою очередь, определяются как длиной элементов, так и их взаимным расположением. Чем ближе к вибратору находится пассивный элемент, тем сильнее его влияние на результирующее поле и наведенный в вибраторе ток. Однако существует граничное расстояние, при переходе через которое сближение пас-

сивного элемента и вибратора приводит к падению усиления, что иллюстрируется графиком на рис. 5 85. Из этого графика следует, что дополнительное усиление антенны, состоящей из вибратора и пассивного элемента, длина которого подобрана так, чтобы первичное и вторичное ноля совпадали по фазе, зависит от расстояния между элементами. Теоретически дополнительное усиление может достигать 6 дБ, но из-за наличия потерь практически удается получить несколько меньший выигрыш в усилении.

В рассмотренном слу-чае дополнительное уси- лснне антенны было получено за счет размещения пассивного элемента, называемого директором, перед вибратором относительно источника излучения Если же теперь пассивный элемент (директор) будет находиться за вибратором, то ре-зультирующее поле в месте расположения вибра- ,

г,па vuouuiT итго Р - ЗаВИСИМОСТЬ ДОПОЛНИТеЛЬИОГО УСН

тора уменьшится, что эк- ления, обусловленного наличием пассивного В1ШалеитН0 падению усн- элемента, от расстояния 8IK между пассив-

ления антенны. Диаграм- Ы элементом и вибратором мы, приведенные на рис.

2.52, иллюстрируют однонаправленность характеристики излучения такой антенной системы Эффективность подавления излучения в обратном направлении характеризуется параметром F/B.

Теперь рассмотрим возможность повышения усиления антенны при расположении пассивного элемента (рефлектора) за вибратором Относительно источника излучения (рис. 5.86а и б). Электромагнитная волна после прохождения через вибратор достигает рефлектора и наводит в нем ток. Этот ток наводит вторичное поле. Если определенным образом подобрать длину рефлектора, то можно до-

Гис 5 8() Схема возбужде! ия тока иа пассивном элементе (рефлекторе) и активном элементе (вибраторе)-

- рефлектор, 2 - вибратор, 3 - наведенный ток, 4 - второй импульс радиополны; J ~ источник излучения; 6 - первый импульс радиоволны; 7 - пере-нзлученный рефлектором первый импульс радиовдлны