Програма 1.47.

figure ('Color','w');

subplot(2,2,1);Lna=0.1; Lnb=2; n=100; Wa=1000;Ln=Lna:(Lnb-Lna)/n:Lnb;

a1=30; a2=0.577; b1=2*Ln.*pi; c1=sinint(4*b1);c2=sinint(2*b1);c3=sin(2*b1);

c4=log(b1); c5=cosint(4*b1); c6=cosint(2*b1); c7=cos(2*b1);c8=log(2*b1);

c9=c6; R1=(c1-2*c2).*c3+(a2+c4+c5-2*c6).*c7+2*(a2+c8-c9);Rs=a1*R1;

plot(Ln,Rs);axis([LnaLnb 0 350 ]);xlabel('Ln'); ylabel('Rv '); gridon;

Рис. 4.16. Залежність опору випромінювання CBвід Ln.

Як видно з приведених результатів для найбільш поширених СВ: півхвильового, хвильового та 5/4 λ опір випромінювання орієнтовно становить 75, 200 та 115 Ом, відповідно. Коливальний характер опору випромінювання зумовлений наявністю (при Ln>0.5) протифазного струму в кожному pпліч СВ.Оскільки фаза струму змінюється на π через кожні значення Ln кратні 0.5, то і зміна опору випромінювання має коливальний характер. Варто зауважити, що крім активної складової опір випромінювання може також мати реактивну складову, що являється небажаним та приймаються заходи для її компенсації.

4.3.2. Вхідний опір

Також значний інтерес представляє комплексний вхідний опір СВ, який становить

(4.8)

На основіданої залежності отримано складові вхідного опору

а) б)

Рис.4.17. Вхідний опір СВ: активна складова (а); реактивна складова (б).

З отриманих результатів можна зробити висновок, що симетричний вібратор поводиться як коливальний контур: при Ln=0.25 та Ln=0.5 його реактивна складова рівна нулю, що являється позитивним.

Частина третя. АНТЕНИ З ДИСКРЕТНИМ РОЗПОДІЛОМ ПОЛЯ

6. Система двох паралельних симетричних вібраторів

6.1. Призначення та особливості аналізу.

Призначення. Часто окремі антени не можуть забезпечити необхідні параметри ( коефіцієнт підсилення, ШГП і т. д.). Наприклад СВ, які в основному використовуються при умові 0.25≤Ln≤0.625 забезпечують наступні ДС

Рис. 6.1. Нормовані ДС СВ при різних значеннях Ln

Які зміни, порівняно з ДС СВ (рис.6.1), можуть бути бажаними? Очевидно, що в більшості випадків для наземного зв’язку максимальне значення ДС має бути спрямованим вздовж поверхні землі, причому часто може вимагатись одностороннє випромінювання та менше значення ШГП.

а) б)

Рис.6.2. Одностороннє випромінювання при різних значеннях ШГП : більшому (а); меншому (б)

Оскільки зміна Ln не суттєво впливає на форму ДС СВ, то для подальшого аналізу достатньо вибрати одне значення Ln ( наприклад, Ln= 0.5).

Використовуючи СВ, як елементи АР, можна значно покращити згадані параметри. Часто використовуються найпростіші АР, які містять лише два паралельні випромінювачі , наприклад, СВ

Рис.6.3. Два паралельні СВ, що утворюють лінійну АР

Активними (до яких через ВЧ кабель подається високочастотний струм) можуть бути обидва випромінювачі, або лише один з них. Спочатку розглянемо випадок , коли активні оба СВ.

Особливості аналізу. Результуюча ДС АР Fr ( Fr=Fe*Fm) формується (Х.ХХ) як результат взаємодії двох ДС: елементів АР (Fe – в даному випадку СВ ) та ДС множника АР (Fm- в даному випадку АР, для якої кількість елементів N=2)

Рис.6.4. Формування ДС АР на базі СВ (Ln=0.5)

Таким чином, підібравши множник АР (Fm), можна сформувати необхідну ДС АР (Fr). Множник АР залежить залежить (при N=2) від двох складових: зсуву фаз між струмами СВ h=h1-h2 (h1,h2 –фаза струму в першому та другому СВ, відповідно); віддалі d між СВ

Рис.6.5. Фактори впливу на множник АР (Fm) при N=2

Дані для множника АР.Оба СВ, що утворюють АР мають як одинакові параметри (амплітуду струму, А та довжину плеча L ), так і відмінні (фазу струмів h1, h2). ДС множника АР у випадку рівноамплітудних елементів залежить від трьох параметрів АР (5.2):

· кількості випромінювачів N (N=2);

· нормованої віддалі dn=d/λ ;

· зсуву фази струмів між сусідніми СВ h=h₂-h_1, точніше його нормованого значення , hn=h/(2πdn).

ДС множника АР може мати одну або декілька ГП .Більший інтерес представляє випадок наявності однієї ГП, що виконується (X.XX) при умові dn<1/(1+|hn|). На основі вказаних залежностей отримаємо умову наявності однієї ГП в залежності від зсуву фаз h між струмами СВ

d_n<d_{n кр}=1-h/(2π) (6.1)

В табл.6.1 приведені значення d_{n кр} , отримані на основі залежності (6.1), для найбільш типових зсувів фаз між струмами СВ

Умова наявності однієї ГП для типових зсувів фаз h

Таблиця 6.1

Значення, приведені в табл.6.1, є граничними для умови наявності однієї ГП, тобто в даному випадку вже наявні досить значні БП, близькі до рівня ГП. При перетворенні умови (6.1) в рівність вже наявні декілька ГП. Тому бажано розглядати випадки, при яких dn значно менших d_{n кр}.

6.2. Активні вібратори

6.2.1. Синфазні вібратори

Розглянемо спочатку синфазні вібратори (h=0). Якщо віддаль між ними вибрати рівною половині довжини хвилі

d=0.5λ (6.2)

то при проходженні такої відстанні вздовж осі АР (рис.6.5) фаза електоромагнітних хвиль запізнюється на кут π . Таким чином вздовж осі АР коливання від обох СВ будуть протифазні , тобто відсутні. В даному випадку dn=d/λ=0.5, що відповідає умові (6.1) з врахуванням даних (табл.6.1). Розглянемо детальніше даний випадок

а) б) в)

Рис.6.6. Звязані синфазні СВ при h=0, dn=0.5

Використання суміщених ДС для СВ (рис.6.6,а) та множника АР (рис.6.6,б) дозволило відобразити їх суміщені перерізи (рис.6.6,в) в кожній з площин (XOY,XOZ,YOZ). Результати перемноження суміщених перерізів в однойменних площинах (рис.6.6,г-е) відображають шуканий результат - перерізи результуючої ДС (Fr) у відповідних площинах. З приведених даних (рис.6.6,а-в) видно неоцінену перевагу суміщених ДС – їх розгляд дозволяє (без будь-яких коментарів) уявити форму перерізів результуючої ДС (Fr) у відповідних площинах (XOY,XOZ,YOZ).

З отриманих результатів видно, що вздовж осі АР випромінювання відсутнє. Такий результат передбачався вище - при виборі умови (6.2). Але найбільший інтерес представляє форма результуючої ДС в площині XOY. Бажано, щоб вона була односторонньою (рис.6.2). Але в даному випадку вона є (рис.6.6,д) двохсторонньою, що не зовсім співпадає з бажаною.

Якщо відпадає потреба в детальному поясненні процесу формування ДС АР, то можна зразу отримати результуючу ДС АР

Рис. 6. 7. Перерізи результуючої ДС АР (Fr) на базі синфазних СВ (Ln=0.5, N=2 , h=0, dn=0.5) в полярній системі в площинах XOZ, XOY,YOZ

Приведені дані отримані на основі програми 6.1