Багатовібраторні антенні системи

У попередньому параграфі досліджено одновібраторні антени. Діаграми спрямованості таких антен у площинах, перпендикулярних до їх поздовжньої осі, є круговими. Однак у деяких практичних випадках такі ДС не задовольняють у вирішенні тактичних задач, які потребують напрямленого випромінювання. Для формування таких ДС необхідна система принаймні двох вібраторів, один з яких виконує функцію рефлектора (відбивача) хвилі, що формує другий вібратор. Конструктивні особливості одного з типів таких антен ілюструються на рис. 1.9. Активний петлевий резонансний вібратор має довжину . Тому він створює хвилю із нульовою початковою фазою. Довжина пасивного вібратора, що розташований ліворуч від основного, становить , тому його реактивний опір має індуктивний характер і струм у ньому за фазою випереджає на 90⁰ струм активного вібратора. При цьому інтерференційне поле, що створюється як сума двох когерентних полів, поширюється в напрямку запізнення фази, тобто вбік активного (більш короткого) вібратора. Ширина ДС такої антени складає від 20⁰ до 40⁰. Для звуження головної пелюстки ДС праворуч від активного півхвилевого вібратора розташовують ще від 5 до 10 пасивних вібраторів (директорів), довжина яких менша від активного і становить . Реактивні складові опорів таких вібраторів мають ємнісний характер, тому струм у них відстає за фазою від струму в основному вібраторі. При цьому результуюче поле поширюється у бік директорів, внаслідок чого результуюча хвиля поширюється в напрямі директорів. Така антена дістала назву „директорна”, „хвилевий канал”, або антени Уда-Ягі. Вхідний опір директорної антени з основним вібратором Пістолькорса сягає (120…180) Ом. Ширина основної пелюстки ДС у площині вектора звужується до 15⁰.

Вібратори директорної антени є резонансними та відносно тонкими. Тому така антена є вузькосмуговою. Значне розширення смуги робочих частот при однопелюстковій ДС забезпечують антени з логарифмічно-періодичною структурою, які називають логоперіодичними. Схематичне зображення однієї з чисельних конструкцій таких антен надано на рис. 1.10.

Особливостями такої антени є наступні фактори:

- усі вібратори є активними;

- розміри вібраторів та відстані поміж ними пов’язані співвідношенням ;

- співвідношення між геометричними розмірами, резонансними довжинами вібраторів та резонансними довжинами хвиль створюють геометричну прогресію із знаменником , що визначає структурну періодичність антени:

.

Довжина хвилі налагодження s-того вібратора пов’язана із резонансною довжиною хвилі першого вібратора співвідношенням . З цього випливає, що технічні параметри антени в залежності від є періодичними функціями логарифму довжини хвилі .

При зміні частоти генератора f більш за усіх збуджуються вібратори, довжина яких l_S наближується до величини 0,5 . Група з декількох збуджених вібраторів створює активну область , що зміщується в залежності від значення f. Діапазон зміщення активної області обмежується значеннями довжин хвиль , та . Ці значення визначають величину коефіцієнта перекриття частотного діапазону .

З цього випливає, що логоперіодична антена є надширокосмуговою, типовим є значення K_f = 10…20. Геометрична довжина антени визначається співвідношенням L = R_S - R₁, а мінімальне значення кута при верхівці (рис. 1.10) становить 10^о.Випромінювання хвилі здійснюється в бік найкоротшого вібратора.