ПРИЛОЖЕНИЕ

Рассмотрим антенную решетку, предоставленную на рис.П.1, состоящую их двух (n = 2) вибраторных излучателей, расположенных на расстоянии d = λ/4.`

Рис. П.1. Эскиз системы двух вибраторов 1 и 2

Питание к элементам антенной решетки подводится таким образом, что фаза тока первого вибратора опережает фазу тока второго на ψ_П = π/2.

Характеристика направленности (диаграмма направленности) антенной решетки, как следует из теоремы перемножения диаграмм направленности определяется следующим образом

F(θ) = F₁(θ)*F_с(θ),

где F₁(θ) – характеристика (диаграмма) направленности одного вибратора,

F_с(θ) – множитель антенной решетки.

Характеристика направленности симметричного вибратора в плоскости Н записывается так F₁(θ) = 1, а диаграмма направленности имеет вид окружности.

Множитель антенной решетки записывается в виде

и имеет вид кардиоиды (рис. П.2)

Рис. П.2. Диаграмма направленности системы из двух вибраторов (в плоскости Н)

Диаграмму направленности антенной решетки, приведенной на рис.П.1, можно построить и другим способом – складывая напряженности поля излучения элементов решетки в разных точках пространства.

В произвольной точке пространства между напряженностями поля излучение элементов решетки будет существовать сдвиг фаз – ψ_Р, обусловленный системой питания – ψ_П, и разностью хода полей – ψ. То есть имеет место равенство , где E₁ – напряженность электрического поля излучения 1-го вибратора, E₂ – напряженность электрического поля излучения 2-го вибратора, ψ_Р = ψ_П + ψ . В данном случае ψ_П = π/2.

На рис.П.3 показаны векторные диаграммы напряженностей поля излучения вибраторов 1 и 2 в четырех характерных точках пространства.

Рис.П.3. Пример сложения полей

В точке А ψ = - π/2, т.к. излучатель 1 расположен на расстоянии d = λ/4 дальше от точки А, чем излучатель 2. Полный сдвиг фаз между напряженностями Е₁ и Е₂ в точке А равен ψ_Р = ψ_П + ψ = π/2 - π/2 = 0, т.е. напряженности электрического поля излучения элементов решетки в точке А оказывается синфазными Е₁ = Е₂ , Е_рез = Е₁ + Е₂ = 2 Е₂,

В точке В ψ = 0, т.к. разность хода между полями излучателей отсутствует. Поэтому ψ_Р = ψ _П + ψ = ψ _П = π/2 и Е₁ = Е₂ *е ^j(π/2) ,

Е_рез = Е₁ + Е₂ = Е₂ (1 + е ^j(π/2)) = .

Аналогичная картина будет наблюдаться в точке D.

В точке С ψ = π/2, т.к. вибратор 1 расположен на расстоянии d = λ/4 ближе к точке С, чем вибратор 2. Полный сдвиг фаз между напряженностями полей излучения Е₁ и Е₂ в точке С равен ψ_Р = ψ_П + ψ = π/2 + π/2 = π, т.е.

Е₁ = Е₂ *е ^jπ = - Е₂ ,

Е_рез = Е₁ + Е₂ = 0 .

В точке С происходит полная компенсация напряженностей полей излучения вибраторов антенн решетки.

Таким образом, диаграмма напряженности рассматриваемой антенной решетки имеет форму кардиоиды (рис.П.2). Из рис.П.2 следует, что вибратор 1 является рефлектором по отношению к вибратору 2. То есть, чтобы вибратор 1 являлся рефлектором, необходимо:

1) разместить вибратор 1 на расстоянии λ/4 от вибратора 2;

2) запитать вибраторы так, чтобы фаза тока вибратора 1 опережала фазу тока вибратора 2 на π/2.

Если в антенной решетке, изображенной на рис.П.1, считать нулевой фазой тока вибратора 1, тогда фаза тока вибратора 2 будет отставать от фазы тока вибратора 1 на π/2.

Все предыдущие рассуждения относительно диаграммы направленности антенной решетки, приведенной на рис.П.2, справедливы и для антенной решетки, предоставленной на рис.П.4.

Рис.П.4. Пример системы из двух вибраторов

В этом случае вибратор 2 оказывается директором относительно вибратора 1. То есть, чтобы, вибратор 2 являлся директором, необходимо:

1) разместить вибратор 2 на расстоянии d = λ/4 от вибратора 1;

2) запитать вибратор 2 так, чтобы фаза тока в нем отставала от фазы тока вибратора 1 на π/2.

Методическое руководство к лабораторной работе №2 по дисциплинам «Распространение радиоволн и антенно-фидерные устройства» и «Антенны и устройства СВЧ» рассмотрено на заседании кафедры АФУ (протокол №16 от 19.04.2004г.) и рекомендовано к печати.

Отв. редактор доц. Ликонцев Д.Н.

Составители: доц. Ликонцев Д.Н.

ст. преп. Кан В.С.(работа №2)

Редакционно-корректурная комиссия:

редактор доц. Романенко Б.А.

корректор ст. преп. Павлова С.И.