Цилиндрическая спираль

Параметрами цилиндрической (ем. рис. 9.1,а) спи­рали являются: n — число витков спирали, α — угол подъема витка и R — радиус спирали. Между указан­ными параметрами существуют следующие соотношения:

Первые два соотношения следуют из рис. 9.1,б, на котором изображена развертка одного витка спирали. Экспериментально установлено, что в режиме осево­го излучения в проводе спирали существует бегущая волна. Каждый виток спирали обладает максимальным излучением вдоль оси Z, если сдвиг фаз ϕ₀ между напряженностями полей, создаваемых первым и послед­ним элементами витка, равен 2π. Это имеет место при удовлетворении соотношения , где - сдвиг фаз между полями начального и ко­нечного элементов витка, определяемый разностью хода лу­чей от этих элементов; - сдвиг фаз полей этих элементов, опре­деляемый сдвигом фаз токов этих элементов.

При выполнении соотношения (9.4) сдвигфаз между полями, создаваемыми в направлении Zначальным и конечным витками спирали, кратен 2π. Это обеспечи­вает вдоль оси Z максимальное излучение спирали и круговую поляризацию поля.

Из условия (9.4) получаем соотношение между L и S, соответствующее режиму максимального осевого излучения и круговой поляризации поля вдоль оси,

Как известно, коэффициент направленного действия антенны типа бегущей волны максимален при условии, что сдвиг фаз вдоль оси между крайними излучающими элементами антенны равен π [ЛО 1]. Для спиральной антенны это условие выполняется в том случае, если для каждого отдельного витка спирали сдвиг фаз ϕ₀ бу­дет составлять

Из условия (9.6) находим соотношение между L и S, соответствующее максимальному значению к. н. д.

При этом несколько увеличивается уровень боковых ле­пестков и поляризация в осевом направлении отлича­ется от круговой. Коэффициент неравномерности поля­ризационной характеристики в направлении оси спира­ли равен

Приближенно можно считать, что амплитуда бегу­щей волны в спирали постоянна. Тогда диаграмма на­правленности антенны может быть представлена произ­ведением диаграммы направленности одиночного витка на диаграмму направленности решетки из n ненаправ­ленных излучателей, где n — число витков:

где θ — угол относительно оси спирали.

Это приближение справедливо тем больше, чем боль­ше витков n имеет спираль и чем меньше шаговый угол α.

Диаграмма направленности одиночного виткa приб­лиженно описывается выражением

где - сдвиг фаз между токами соседних витков. Учитывая, что диаграммы направленности цилиндрической спиральной антенны получи следующее выражение

Множитель решетки, как известно, равен Применительно к спиральной антенне

На основании экспериментальных исследований по­лучены [ЛO 1] следующие эмпирические формулы, спра­ведливые для 5≤n≤14 и 12°<α<15°. Ширина диаграммы направленности по половинной мощности, выраженная в градусах:

Коническая спираль

У конической спирали (см. рис. 9.2) длина витка и расстояние между витками переменны (однако угол α остается постоянным), поэтому в качестве параметров принимаются: минимальный радиус спирали R_мин, п — число витков спирали, α — угол подъема витка и β — половина угла при вершине конуса. Эти параметры свя­заны соотношениями:

где R_ξ — радиус спирали в конце ξ-го витка; ξ— номер витка от вершины спирали (ξ=1÷n).

Из последнего соотношения находим осевую длину спирали l, как

Если у конической спирали, имеющей n витков, из­вестна длина первого L₁ и последнего L_n витка, то, используя выражение (9.17), получаем

В основу расчета конической спиральной антенны нами положен экспериментально установленный факт почти полного постоянства электрических характеристик цилиндрической спиральной антенны, длина витка ко­торой L=λ, при изменении длины волны от 0,75λ до 1,3λ. Это позволяет на фиксированной длине волны λ заменить цилиндрическую спираль конической с числом витков и углом намотки, как и у цилиндрической спи­рали и с длиной первого и последнего витков соответ­ственно: L₁ = 0,75λ, L_n= 1,3λ.

С учетом этого из (9.20) следует

9.3. Применение спиральных антенн

Цилиндрические и конические спиральные антенны широко применяются на сантиметровых, дециметровых и, реже, метровых волнах. Они используются либо в ка­честве самостоятельных антенн средней направленности, либо в качестве облучателей параболических и линзо­вых антенн.

К преимуществам спиральных антенн относятся сле­дующие: широкополосность, активное входное сопротив­ление, простота конструкции и то, что они работают как с круговой, так и с линейной поляризацией поля.

При работе на передачу спиральная антенна излучает поле с вращающейся поляризацией, право- или лево-по­ляризованное, в зависимости от направления намотки спирали (правая поляризация у спирали, образующей правый винт). При работе на прием она принимает либо поле вращающейся поляризации с направлением вра­щения как и при передаче, либо поле любой линейной поляризации.

Поле электромагнитной волны с вращающейся поля­ризацией характеризуется тем, что вектор электрическо­го поля, лежащий в плоскости, перпендикулярной на­правлению распространения, своим концом описывает эллипс. Полный поворот вектора происходит за один пе­риод колебаний электромагнитного поля. Когда полу­оси эллипса одинаковы по величине, мы имеем круго­вую поляризацию. Если одна из осей равна нулю, то эллиптическая поляризация вырождается в линейную.

Для характеристики того, насколько поле с враща­ющейся поляризацией отличается от поля с круговой поляризацией, вводят коэффициент, называемый коэф­фициентом неравномерности или эллиптичности поляри­зационной характеристики антенны: m=b/a, где b — малая полуось эллипса; а — большая полуось эллипса. В ряде случаев применение полей с вращающейся поляризацией дает полезный эффект, заключающийся: в увеличении дальности обнаружения целей и в умень­шении помех от дождя и снега в радиолокации, в обеспечении надежности приема сигналов от космических объектов при потере ими ориентации, в уменьшении реакции зеркала на облучатель в зеркальных антеннах и т. п.

Рис. 9.7. Модифицированная Рис. 9.8. Конический рупор со цилиндрическая спиральная спиральным возбудителем, антенна.

Эффект (Применения спирального облучателя для уменьшения реакции зеркала на облучатель основан на свойстве спирали «принимать и излучать поле только с одним направлением вращения поляризации, опре­деляемым геометрией спирали. При отражении от проводящей поверхности (зеркала) направление вращения поляризации поля меняется на противоположное, кото­рое облучателем не может быть принято.

Уменьшение помех от дождя, например, происходит следующим образом. Если применяют линейно поляри­зованное поле и средняя интенсивность отражения от дождя равна интенсивности сигнала от воздушной цели или больше нее, то цель на фоне помех не будет видна на радиолокационном индикаторе. Если же в этом случае применить поле с круговой поляризацией, излучаемое спиральной антенной, то вследствие симметрии капель дождя поляризация отраженного дождем сигнала будет также круговой, но с обратным направлением вращения вектора Е. Этот сигнал не будет принят спиральной ан­тенной. Сигнал, отраженный от воздушной цели, будет принят антенной, несмотря на обратное направление вращения вектора Е, так как вследствие несимметрии цели (самолет, ракета) в отраженную волну будут вво­диться деполяризованные компоненты, которые приведут к образованию эллиптической поляризации с преобла­данием вертикальной или горизонтальной поляризации.

К недостаткам спиральных антенн можно отнести следующие: высокое (порядка 100—160 ом) входное со­противление, зависящее от частоты, которое приходит­ся согласовывать с сопро­тивлениями питающих кабе­лей (волновое сопротивле­ние 50, 75 ом) с помощью специальных устройств; сравнительно большой уро­вень боковых лепестков (по­рядка 18 дб) и невозмож­ность получения узких диа­грамм направленности.

Одним из возможных способов [Л 4] устранения первого недостатка являет­ся уменьшение радиуса на­чальных и конечных витков спирали и применение отра­жателя конической формы, как указано на рис. 9.7. Равномерная центральная часть модифицированной ан­тенны работает подобно обычной спиральной антен­не, суживающиеся концы служат как бы «согласую­щим» переходом к коакси­альной линии на одном конце и к свободному пространству — на другом. Изме­няя угол отражателя Ф₂, можно установить входное со­противление антенны нужной величины.

Второй и третий недостатки спиральной антенны могут быть устранены известными способами: при помо­щи решетки из спиралей; при помощи зеркала, линзы или рупора, возбуждаемых спиралью. Так, например, ко­нический рупор [Л 5], возбужденный расположенной внутри него цилиндрической спиралью осевого излуче­ния (рис. 9.8), имеет круговую поляризацию поля И узкую диаграмму направленности в полосе частот 2:1. Коэффициент направленного действия такой антенны (геликона) в четыре раза выше по сравнению с обыч­ной 'спиралью такой же длины, а уровень боковых ле­пестков на 15—20 дб ниже.

В некоторых специальных случаях (антенна для мо­ноимпульсной радиолокационной станции, антенна с электрическим качанием луча и т. п.) используются сложные антенные решетки, состоящие из большого чис­ла спиралей. Взаимная связь между соседними спира­лями в таких антеннах не очень велика. Так, коэффи­циент развязки между спиралями, имеющими одинако­вое направление намотки, при расстоянии между ними ≥0,5λ превышает 15 дб. Спираль, помещенная внутрь другой спирали с противоположным направлением на­мотки, развязана относительно лее на 40 дб.

Спиральная антенна (рис. 9.9), имеющая две проти­воположно направленные обмотки, создает две встреч­ные волны с круговой поляризацией. В дальней зоне образуется линейно поляризованная волна, направле­нием поляризации которой можно управлять, меняя сдвиг по фазе между токами в обеих обмотках.

Примеры практического использования спиральных антенн приведены на фото (рис. 9.10 и 9.11). На первой фотографии показана часть советской космической стан­ции «Венера» с установленной на ней логарифмической двухзаходной спиральной антенной, намотанной из плоской металлической ленты на диэлектрическом кар­касе. На второй фотографии показана антенна наземной станции космической связи, представляющая собой ре­шетку из четырех цилиндрических спиральных антенн.

9.4. Порядок расчета спиральных антенн

Исходными данными для расчета спиральных антенн являются: рабочий диапазон длин волн λмин—λмакс и либо ширина диаграммы направленности по уровню поло­винной мощности 2θ_0,5, либо коэффициент направленного действия D₀.

Вид спиральной антенны может быть выбран по за­данному диапазону волн. Если ширина диапазона не превышает 55%, то берется цилиндрическая спираль, в противном случае берется коническая спираль, кото­рая обеспечивает рабочий диапазон в два раза шире, чем цилиндрическая спираль.

Цилиндрическая спираль

Длина витка спирали принимается равной средней длине волны заданного диапазона

Длина антенны определяется либо из выражения (9.14), если задан коэффициент направленного действия D₀

либо из выражения (9.13), если задана требуемая ши­рина диаграммы направленности по половинной мощ­ности:

Шаг спирали находится из условия

если необходимо получить круговую поляризацию поля; или из условия

если необходимо получить от антенны максимальный к.н.д.

Коэффициент неравномерности поляризационной ха­рактеристики для этого случая может быть найден из выражения (9.8).

Выражения (9.24) и (9.25) получены из соотношений (9.5) и (9.3), (9.7) после подстановки в них L = λ_ср и υ_i/c = 0,82. Число витков спирали находится из выраже­ния (9.3)

Полученная величина корректируется до целого числа n и в дальнейших расчетах принимается l=nS,

Радиус спирали находится из (9.1)

По приближенной формуле (9.12) рассчитывается форма диаграммы направленности на средней и край­них частотах диапазона.

Диаметр диска экрана принимается равным (0,9÷1,1)λ_ср; диаметр провода спирали берется порядка (0,03÷0,05)λ_ср, а его длина находится как nL. Входное сопротивление спирали почти чисто активное и опреде­ляется из приближенного выражения (9.15).

Коническая спираль

Нахождение параметров конической спиральной ан­тенны начинают с расчета по заданной ширине диаграм­мы направленности или по заданному к. н. д. эквива­лентной цилиндрической спирали, который производят на средней частоте заданного для [конической спирали диапазона. В результате расчета находят длину витка L эквивалентной цилиндрической спирали, ее осевую дли­ну l’, шаг S и число витков n'.

Из (9.3) определяют угол намотки а, как

Он же будет углом намотки и для конической спирали. Угол при вершине конуса находят из (9.21)

Число витков конической спирали находят из выра­жения (9.20), как

где L₁ = 0,75λ_мин, L_n= 1,3λ_макс, а λмин и λмакс — границы заданного рабочего диапазона для конической спирали.

Осевую длину спирали находят из (9.19), а началь­ный радиус спирали определяют из (9.17), зная длину первого витка

Конечный радиус спирали находят из (9.16).

Форма диаграммы направленности конической спи­рали рассчитывается на средней частоте заданного диа­пазона по приближенной формуле (9.12), в которую не­обходимо подставить число витков п', шаг S и длину витка L эквивалентной цилиндрической опирали.

Диаметр диска экрана принимают равным (0,9÷1,1)λ_макс, диаметр провода спирали берут порядка (0,03÷0,05)λ_ср. Общую длину провода конической спи­рали находят, как Широкогюлосность конических спиральных антенн по входному сопротивлению не меньше, чем по диаграм­ме направленности

9.5. Конструкция и питание спиральных антенн

Цилиндрическая или коническая спиральная антенна, как правило, состоит из следующих основных частей (рис. 9.1,а, 9.2): проволочной спирали 1, сплошного или сетчатого экрана 2, питаю­щего фидера 3 и согласую­щего устройства 4. В конст­рукцию антенны могут вхо­дить также диэлектриче­ский -каркас, на который наматывается спираль, или диэлектрические растяжки, придающие антенне жест­кость.

Если спираль крепится на сплошном каркасе из диэлектрика, то ее расчет­ные размеры должны быть уменьшены в 1/ раз. Спираль наматывается из проволоки, трубки либо плоской ленты. Как витки, так и экран необязательно делать круглыми, их можно делать квадратными или многоугольными. В качестве материала для спирали и экрана обычно применяет­ся латунь и алюминий. Расстояние от начала первого витка до экрана берут равным 0,25S.

Поскольку волновое сопротивление фидера обычно равно 50 или 75 ом, а входное сопротивление спирали составляет (100÷160) ом, то для согласования антенны с фидером применяют широкополосные согласующие устройства, расчет которых дается, например, в [ЛО 15].

Питание цилиндрической спирали подводится обычно со стороны экрана, причем центральная жила питающего коаксиала, к которой присоединяется один конец спи­рали, должна находиться на образующей спирали (см. рис. 9.1,а). Второй конец спирали в этом случае остается свободным.

Диапазонность конической спиральной антенны су­щественно по(вышается при подведении к ней питания со стороны вершины опирали (см. рис. 9.2). В этом слу­чае второй конец спирали электрически соединяется с экраном.

Примеры практического выполнения спиральных ан­тенн, намотанных из провода, приведены на рис. 9.12 и 9.13. На первой фотографии показана коническая антен­на, намотанная на жестком диэлектрическом каркасе. На второй фотографии показана надувная цилиндриче­ская антенна. Каркас для нее изготовлен из прорезинен­ной ткани, в качестве оттяжек используются нейлоно­вые шнуры. Литература

1. « С в ер х шир о к о по л о он ы е антенны». Пер. с англ., под ред. Бененсона Л. С. Изд-во «Мир», 1964.

2. «Антенны эллиптической поляризации». Пер. с англ., под ред. Шпунтова А. И. Изд-во иностранной литературы, 1961.

3. К ю н Р. Микроволновые антенны. Пер. с нем., под ред. Долуханова М. П. Изд-во «Судостроение», 1967.

4. А « г е л а к о с. К е й ф е ц. Модификация спиральной антен­ны с осевым излучением. «Труды инженеров по электротехнике и радиоэлектронике», апрель 1967, № 4.

5. Кар вер. Геликон — антенна круговой поляризации с низким уровнем боковых лепестков. «Труды инженеров по электротехни­ке и радиоэлектронике», апрель 1967, № 4.

6. Каталог «Automatic tracking antenna systems» фирмы Radia­tion, .1967 г. (Отдел промышленных каталогов ГПНТБ).

7. Каталог «Product antennas» фирмы American Electronic Labo­ratories inc, 1967 г. (Отдел промышленных каталогов ГПНТБ).

8.

9.

Глава 10

АНТЕННЫ ТИПА «ВОЛНОВОЙ КАНАЛ»

10.1. Общие сведения

Антенна типа «волновой канал», иначе называемая директорной антенной, относится к классу антенн бегу­щей волны. Бегущая волна, распространяющаяся вдоль оси Z антенны (рис. 10.1)_; формируется системой сим­метричных пассивных вибраторов-директоров (1, 2, 3, 4), образующих линию с замедленной волной, замедле­ние которой близко к единице. Бегущая волна возбуж­дается в линии о помощью возбудителя, состоящего из симметричного активного вибратора 0, к которому под­водится питание от генератора, и пассивного симметрич­ного вибратора-рефлектора (—1), отражающего волну в сторону директоров. Все вибраторы параллельны друг другу и расположены в одной плоскости сим­метрично относительно про­дольной оси Z, вдоль кото­рой распространяется волна.

Как и во всякой антенне бегущей волны, ширина диа­граммы направленности сла­бо зависит от длины антен­ны, т. е. от числа директо­ров. Поэтому число директо­ров, как правило, бывает не больше десяти. Для отра­жения волны в сторону директоров достаточно одного рефлектора. Для формирования бегущей волны требу­ется определенная настройка всех вибраторов антенны в зависимости от длины волны и расстояния между виб­раторами. Поэтому антенна типа «волновой канал» является сравнительно узкополосной. Ее полоса пропус­кания составляет несколько процентов.

Длина вибраторов в антенне близка к половине дли­ны волны, что определяет ее рабочий диапазон волн— границу метрового и дециметрового диапазонов. Назна­чением антенны типа «волновой канал» является форми­рование диаграммы направленности шириной в обоих плоскостях не менее 15÷20°. У этих антенн, как у всех антенн бегущей волны, диаграмма направленности в осе­вом направлении формируется продольным, а не попе­речным размером, что определяет их области примене­ния. Антенны типа «волновой канал» нашли широкое применение в качестве приемных телевизионных антенн и антенн радиолокационных станций, где они использу­ются как в качестве самостоятельных антенн, так и эле­ментов решеток и облучателей зеркальных антенн.

Отличительной особенностью антенн типа «волновой канал» является небольшое активное входное сопротив­ление активного вибратора, уменьшенное за счет влия­ния пассивных вибраторов до 20—30 ом, в то время как одиночный полуволновый вибратор имеет активное сопротивление около 73 ом. Это вызывает известные трудности в согласовании антенны со стандартными фи­дерными линиями.

Для успешного формирования бегущей волны и диа­граммы направленности амплитуды токов во всех виб­раторах антенны должны быть примерно одинаковы. Токи в директорах по мере удаления от активного виб­ратора должны запаздывать по фазе на все большую величину по сравнению с фазой тока в активном вибра­торе, в соответствии с запаздыванием фазы волны, бегу­щей вдоль антенны. Для этого входное сопротивление директоров [ЛО 5], должно носить емкостный характер, а» длина их должна быть меньше половины длины вол­ны. Для ослабления поля, излученного антенной в на­правлении, противоположном бегущей волне, ток в реф­лекторе должен опережать по фазе ток в активном виб­раторе. Поэтому входное сопротивление рефлектора должно носить индуктивный характер, а длина рефлек­тора должна быть больше половины длины волны. Под­бор расстояния между директорами, которое обычно составляет (0,15÷0,25)λ, расстояния между рефлекто­ром и активным вибратором, составляющего (0,1 ÷0,35)λ, и соответствующая настройка вибраторов подбором их длины позволяют удовлетворить изложенные выше тре­бования.

Второй отличительной особенностью «волнового ка­нала», вытекающей из принципа его действия, является значительная сложность настройки антенны, так как на­стройка одного из элементов влияет на работу всех дру­гих, связанных с ним. Сложность настройки возрастает с увеличением числа элементов. Соответственно слож­ным является и теоретический расчет характеристик ан­тенны, в первую очередь токов в вибраторах. Методи­ка расчета антенн типа «волновой канал» наиболее полно была изложена в лекциях Л. Н. Лошакова [Л 1], по материалам которых в основном составлена расчет­ная часть настоящего пособия. В связи с большой сложностью расчетов и сравнительно малой их точ­ностью, для антенн типа «волновой канал» большое зна­чение имеет экспериментальная отработка параметров.

В литературе к настоящему времени имеется боль­шое количество экспериментальных данных по антеннам типа «волновой канал» (по числу вибраторов, неэкви­дистантности их положения, расстоянию между ними) [Л04, Л05, Л2, ЛЗ]. Однако ввиду 'большого количества параметров, влияющих на форму, ширину диаграммы направленности и другие характеристики антенны эти отдельные данные недостаточны для использования их с целью получения достаточно обобщенных результатов. Поэтому мы ограничимся изложением способа расчета антенн достаточно простого даже при большом количе­стве элементов и ссылками на литературу с эксперимен­тальными и некоторыми расчетными данными.

10.2. Определение токов в вибраторах антенны

Для того чтобы рассчитать диаграмму направленно­сти антенны типа «волновой канал», необходимо пред­варительно определить токи во всех вибраторах. В осно­ву расчета токов положен метод наведенных э. д. е., разработанный советскими учеными Д. А. Рож а неким, И. Г. Кляцкиным, А. А. Пистолькорсом и В. В. Татариновым. В. В. Татаринов применил этот метод к расчету антенн с пассивными (направляющими) элементами.

Задача ставится следующим образом: даны геомет­рические размеры антенны (длина, диаметр вибраторов, расстояние между ними, число вибраторов). По этим данным в процессе расчета определяются собственные и взаимные сопротивления (ЛО 5] вибраторов. При вычис­лении токов ib вибраторах их считаем заданными. Для определения токов совместим центр координат с элек­трическим центром активного вибратора и примем сле­дующие (рис. 10.1) обозначения:

dp — расстояние между активным вибратором и реф­лектором;

l— расстояние между активным вибратором и пер­вым директором и между соседними директорами (для упрощения расчета в дальнейшем 'будем считать их оди­наковыми) ;

индексы обозначают: п = 0 — активный вибратор, п = = 1, 2, 3, ... — директоры, п= -1 — рефлектор, N — ко­личество директоров в антенне;

Z_nm = Z_mn — комплексное наведенное сопротивление со стороны т-го вибратора на п-й при равных и син­фазных токах (взаимное сопротивление), являющееся функцией расстояния между этими вибраторами;

Z_nn — собственное сопротивление вибратора;

е_п— э. д. с. питания n-го вибратора; для всех вибра­торов с индексами n≠0 (пассивные вибраторы);

I_m — ток в вибраторе; 2l — длина вибратора.

Для удобства вычисления токов в вибраторах общая задача разбивается на две: решение системы уравнений для антенны без рефлектора и затем, путем использо­вания найденных токов, решение системы уравнений для антенны с рефлектором.

Решение для антенны без рефлектора

При вычислении токов в вибраторах антенны без рефлектора основными допущениями, позволяющими упростить решение, являются:

1. Антенна состоит из вибраторов (активный вибра­тор и директоры), имеющих одинаковую длину 2l, близ­кую к λ/2.

2. Расстояние между вибраторами одинаковое.

Система уравнений, определяющая токи в вибрато­рах антенны без рефлектора, имеет вид

где —комплексная амплитуда тока в пучности т-го вибратора для антенны, имеющей N пассивных директоров.

Например, для антенны из трех вибраторов (актив­ный и два директора, N = 2) система уравнений будет

Для упрощения решения системы (10.1) удобно при­нять е₀=1 в, так как форма диаграммы направленности зависит не от величины токов в элементах антенны, а от соотношения между ними. Способ решения системы (10.1) может быть любой. При большом количестве ди­ректоров наиболее удобным является способ последо­вательного решения. При этом способе сначала опреде­ляются токи в антенне, состоящей из одного активного вибратора. Затем с помощью найденного решения определяются токи в антенне, состоящей из активного вибратора и одного директора. Далее по этим токам определяются токи в антенне с двумя директорами и т. д. Расчет ведется с помощью рекуррентной формулы Леонтовича. Она позволяет найти решение системы уравнений для антенны, имеющей N.+1 пассивных ди­ректоров,

если известно решение системы (10.1) для антенны с N директорами, т. е. если известны токи . При этом собственные реактивные сопротивления всех вибраторов принимаются одинаковыми

X₀₀=X₁₁=X_22=…

Рекуррентная формула для тока в m-м вибраторе антенны с N+1 директорами имеет следующий вид:

При развертывании формулы (10.3) появляется слагаемое , которое представляет собой ток в отсутствующем вибраторе, по физическому смыслу равный нулю:

Правило пользования формулами (10.3) — (10.5) за­ключается в следующем. Предположим, что антенна со­стоит только из одного активного вибратора (N = 0). Амплитуда тока в нем будет

Для определения токов в антенне из одного актив­ного вибратора и одного пассивного директора (N+1=1) воспользуемся формулами (10.3) — (10.5). По фор­муле (10.4) находим

Затем для определения токов используем формулу (10.3) с учетом формулы (10.5).

Ток в активном вибраторе определяется формулой

и ток в директоре — формулой

Далее увеличиваем на единицу число директоров и указанным способом с помощью формул (10.3) — (10.5) определяем последовательно токи во всех вибраторах антенны.

Решение для антенны с рефлектором

Для антенны с рефлектором система уравнений, опре­деляющих токи в вибраторах, может быть записана сле­дующим образом.

Для всех вибраторов, кроме рефлектора.

В этих уравнениях I_m — комплексная амплитуда тока в пучности m-го вибратора антенны с рефлектором.

Решения системы уравнений (10.6) определяются че­рез решения системы уравнений (10.1), т. е. через токи антенны без рефлектора, следующим образом:

При этом система уравнений (10.6)'переходит в следующую

Коэффициенты W_m определяются методом последо­вательного решения. Сначала рассчитываются W_m для наименьшего и наибольшего значения т (m = 0 и m=N), а затем по найденным значениям последовательно рас­считываются значения W_m равноудаленные от крайних. Соответственно коэффициенты W_m определяются сле­дующими соотношениями:

и для случая 0<y<N (для неизвестных, равноудален­ных от крайних W₀ и W_N, например, при N=4, W₁ и W₃ и затем W₂) формулами

10.3. Расчет сопротивлений антенны

Расчет собственных сопротивлений вибраторов

Для вибраторов, длина 21 которых близка к λ/2, мож­но принять, что собственное сопротивление определяет­ся формулой

Для прямолинейного тонкого вибратора с круглым поперечным сечением и длиной, близкой к X/2, реактив­ная часть сопротивления

где а — радиус поперечного сечения вибратора; 2∆l=(2l-λ/2)- укорочение или удлинение вибратора по

сравнению с λ/2.

В приведенной формуле нет смысла учитывать по­правки строгой теории, основанной на решении задачи о поле (вибратора как эллипсоида вращения, так как весь метод расчета антенны основан на методе наведен­ных э. д. е., использованном при получении формулы (10.16).

Расчет наведенных сопротивлений

Взаимное сопротивление вибраторов Z_nm антенны определяется по таблицам для полуволновых вибрато­ров, приведенным, например, в [ЛO 4] и [ЛО 5].

Расчет входного сопротивления антенны

Входное сопротивление антенны (активного вибрато­ра, возбуждающего антенну), отнесенное к пучности то­ка, определяется формулами

Одним из условий получения высокого к. б. в. в фи­дере является равенство нулю реактивной части сопро­тивления нагрузки фидера (входного сопротивления виб­ратора) Хвх = 0.

Реактивная часть входного сопротивления вибрато­ра состоит из собственного и наведенного сопротивле­ний Хвх = Хоо + Хнаведенное

Если при' расчете оказывается, что Х_вх≠0, то это означает, что ранее принятое собственное реактивное сопротивление активного вибратора Х₀₀= Х₁₁= .. равное реактивному сопротивлению директоров, не компенсирует наведенное реактивное сопротивление и не обеспечивает получения чисто активного входного сопро­тивления антенны.

Поэтому при определении укорочения активного виб­ратора для выполнения условия Хвх=0 необходимо исходить из другого собственного реактивного сопро­тивления Х'₀₀ определяемого равенством

Х’₀₀ = -Хнаведенное =Хоо –Х_вх

при выполнении которого происходит взаимная компен­сация наведенного и собственного реактивного сопро­тивлений в активном вибраторе. С учетом этого равенства и формулы (10.16) необходимое укорочение актив­ного вибратора определяется соотношением

10.4. Расчет диаграммы направленности антенны

Антенны типа «волновой канал» в метровом диапазо­не волн часто располагают на высоте нескольких длин волн над землей или опорной поверхностью, являющи­мися экраном. Влияние экрана на излученное антенной поле в этом случае часто используется для формирова­ния в вертикальной плоскости диаграммы направленно­сти заданной формы.

В общем случае для антенны, состоящей из несколь­ких вибраторов, с учетом влияния земли, диаграмма на­правленности антенны определяется формулой

Где F₁(θ,φ)—множитель, определяющий диаграмму одного вибратора; F₂(θ,φ) - множитель антенны (ре­шетки); F₃(θ,φ) —множитель земли; θ и φ — угол места и азимут (рис. 10.1).

Множитель, определяющий диаграмму одного вибратора

Этот множитель определяется формулой диаграммы направленности полуволнового вибратора:

в горизонтальной плоскости

в вертикальной плоскости, перпендикулярной к оси виб­ратора,

Множитель антенны

Формула для множителя антенны выводится для антенны, состоящей из точечных излучателей с извест­ной фазой и величиной тока. Положение точечных из­лучателей совпадает с электрическими центрами виб­раторов, составляющих антенну типа «волновой канал».

Формула выводится для точки, расстояние которой от начала координат велико п-о сравнению с размерами антенны. Окончательное выражение имеет вид множитель антенны ненормирован и одинаков как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскости. А — постоянный коэффициент.

Множитель земли

Земля влияет на диаграмму направленности антен­ны только в вертикальной плоскости. В том случае, ког­да плоскость расположения вибраторов (рис. 10.1) параллельна земной поверхности, антенна создает гори­зонтально поляризованное поле, наиболее часто исполь­зуемое в ультракоротковолновом диапазоне при связи с учетом влияния земли.

Для горизонтально поляризованного поля модуль коэффициента отражения от земли близок к единице, а фаза к 180° тем точнее, чем меньше угол 0. Если при­нять это равенство точным, то множитель земли в вер­тикальной плоскости имеет вид

где H — высота антенны над землей. ,

Обычно при расчете множителя земли подбирают высоту антенны над землей такой, чтобы нижний лепе­сток множителя земли был направлен под заданным углом к горизонтальной плоскости.

Коэффициент направленного действия

Коэффициент направленного действия антенны типа «волновой канал» без учета влияния экрана определя­ется как и у антенны бегущей волны [ЛO 4] следующей приближенной формулой:

где L — длина антенны от рефлектора до последнего ди­ректора; К₁ — коэффициент, зависящий от длины антен­ны, лежащий в пределах 4—10 и определяемый по гра­фику рис. 10.2.

Коэффициент K₁ увеличивается с уменьшением дли­ны антенн, так как при этом увеличивается влияние множителя вибратора на общую диаграмму направленности антенны. Влияние экрана при достаточно больших его размерах и малых потерях увеличивает коэффициент направленного действия антенны приблизительно в два раза.

10.5. О расчете питания активного вибратора

Питание активного вибратора может осуществляться по последовательной (рис. 10.3, а) и параллельной (рис. 10.3,6) схемам. Так как входное сопротивление вибратора в антенне «волновой канал» мало и состав­ляет 20—30 ом, а волновое сопротивление стандартных фидеров лежит в пределах от 30 до 300 ом в зависимо­сти от типа фидера, то в обеих схемах необходимо со­гласование этих сопротивлений.

В последовательной схеме необходимо применение специальных согласующих устройств типа четвертьвол­нового или экспоненциального трансформаторов. Креп­ление активного вибратора к стреле 5 (см. рис. 10.1 и рис. 10.3) в этой схеме возможно только с помощью опорного элемента, выполненного из изолятора. В этом — недостаток последовательной схемы.

В параллельной схеме не требуется специальных сог­ласующих устройств, так как в ней подключение фидера производится не в пучности тока, а к точкам вибратора с входным сопротивлением, соответствующим выполнению условия согласования. Расчет положения точки подключения k производится по формуле [ЛO 4]

где ρ_ф — волновое сопротивление фидера; ρ_в — волновое сопротивление вибратора; R_BX — входное сопротивление вибратора, рассчитанное по формуле (10.18).

Длина согласующего участка l₂ выбирается из конст­руктивных соображений

Вторым преимуществом параллельной схемы питания является возможность крепления неразрезанного актив­ного вибратора к стреле без изолятора в 'средней точке, так как в ней напряжение равно нулю.

Часто для увеличения входного сопротивления в ка­честве активного вибратора используют шлейф-вибратор (рис. 10.3,в), который также крепится к стреле без изо­лятора в средней точке. Расчет токов в вибраторах в случае активного шлейф-вибратора существенно услож­няется по сравнению с расчетом, изложенным в § 10.2 для случая одиночного активного вибратора.

Если в качестве фидера используется не симметрич­ная, а коаксиальная линия, то во всех схемах питания необходимо применение симметрирующих устройств типа четвертьволнового стакана или U-колена.

10.6. Порядок расчета антенны

Целью расчета является подбор расстояний между элементами антенны и определение собственных сопро­тивлений элементов для получения заданной диаграммы направленности. Обычно стремятся достигнуть макси­мального отношения величины излучения в прямом на­правлении (θ = 0) к величине излучения в обратном на­правлении (θ=180°). Расчет целесообразно вести в сле­дующем порядке.

1. Задаемся числом директоров и расстоянием между ними.

2. Задаемся собственными сопротивлениями активно­го вибратора и директоров:

рекомендуется брать Х_пп в пределах Х_пп =— (10÷120) ом.

3. Определяем по таблицам взаимные сопротивления Zmn=Znm

4. Рассчитываем токи в вибраторах без учета реф­лектора пo формулам (10.3) — (10.5).

5. Определяем с помощью формулы (10.24) отноше­ние амплитуды поля, излучаемого вперед (θ=0), к ам­плитуде поля, излучаемого назад (θ=180°).

6. Задаемся другими значениями собственных реак­тивных сопротивлений вибраторов в указанных в п. 2 пределах, меняя их примерно на 10—15 ом, и произво­дим расчеты, указанные в п.п. 4 и 5, считая взаимные сопротивления неизменными. На основании полученных расчетов строим график Е_т(0)/Е_т (180°) как функцию Х_пп и останавливаемся на том значении Х_пп, при кото­ром отношение Е_т(0)/Е_т (180°) максимально.

7. Переходим к расчету антенны с рефлектором при выбранном значении Х_пп. Задаемся собственным реак­тивным сопротивлением рефлектора X_-1,-1>0 в преде­лах (10÷100) ом, причем его полное сопротивление

и его расстоянием от активного вибратора.

8. Определяем взаимные сопротивления рефлектора и других вибраторов антенны Z_-1,n.

9. С помощью формул (10.9) и (10.10) находим ко­эффициенты Wo и W_N.

10. С помощью формул (10.11) —(10.13) находим ко­эффициенты W_m (т= 1, 2, 3, ..., N— 1) путем последо­вательного .расчета 'коэффициентов W_x и W_N-i, W₂ и W_N_2 и Т. д.

11. Находим ток в [рефлекторе по формуле (10.14).

12. П,ри помощи формулы (10.7) находим токи в остальных вибраторах.

13. Проверяем отношение Е_т(0)/Е_т (180°).

14. Находим оптимальное значение X-i,-i по макси­муму отношения Е_т(0)/Е_т (180°).

15. Для определения расстояния между вибратора­ми, при которых отношение Е_т(0)/Е_т (180°) достигает максимума, рекомендуется проделать вышеприведенный расчет (по пл. 2—14) для нескольких значений расстоя­ний между 'вибраторами (как между директорами и активным вибратором, так и между активным вибрато­ром и рефлектором). Сравнивая полученные значения Е_т(0)/Е_т (180°) для разных расстояний, останавлива­емся на тех расстояниях, при которых Е_т(0)/Е_т (180°) максимально.

16. Остановившись на оптимальном варианте антен­ны, рассчитываем диаграмму направленности по фор­мулам (10.21) —(10.25).

17. Рассчитываем к. н. д. антенны по формуле (10.26).

18. Рассчитываем входное сопротивление антенны по формуле (10.17).

19. По формуле (10.16) находим длину директоров и рефлекторов.

20. По формуле (10.20) находим длину активного вибратора.

21. Далее рассчитываем питание активного вибрато­ра (последовательного или параллельного) и фидер (к. п. д., согласование с антенной), а также проверяем антенну и фидер на пропускаемую мощность.

10.7. Замечания о конструкции антенны

Антенна типа «волновой канал» отличается просто­той конструкции. Все вибраторы крепятся к продольной стреле 5 (см. рис. 10.1), совпадающей с осью Z. Стрела и вибраторы обычно изготовляются из дюралюминиевых, латунных или медных трубок, покрытых краской или лаком для защиты от коррозии. Даже при таком покры-

тии потери в вибраторах малы и к. п. д. антенны близок к единице. Благодаря тому, что в средней точке всех пассивных вибраторов напряжение равно нулю, вибра­торы просто привариваются к стреле в этой точке. Стре­ла не влияет на работу вибраторов, так как она ориен­тирована перпендикулярно вектору напряженности элек­трического поля, создаваемого вибраторами.

Активный вибратор при последовательной схеме пи­тания крепится к стреле с помощью опорного элемента, выполненного из изолятора. При параллельной схеме его крепление аналогично креплению пассивных вибра­торов.

В том случае, если антенна располагается на опре­деленной высоте над землей или опорной поверхностью в метровом диапазоне, стрела крепится к опорной мач­те, выполняемой, как правило, из металлической трубы. Мачта, как и стрела, не влияет на поле антенны, так как она перпендикулярна плоскости расположения ви­браторов, т. е. к вектору напряженности электрического поля.

Если высота мачты превышает 2—3 м. и по условиям работы требуется применение расчалок, то их крепление к мачте осуществляется примерно на ²/з высоты мачты от земли. Так как расчалки неперпендикулярны векто­ру напряженности электрического поля, и наводимые в них токи искажают диаграмму направленности, то для уменьшения этих токов рекомендуется расчленять рас­чалки изоляторами на участки длиной меньше чем Я/8.

Варианты конструктивного выполнения антенн «вол­новой канал» представлены на рис. 10.4,а, б.

Литература

1. Ардабьевский А. И., Воропаева В. Г., Грине- в а К. И. Пособие по расчету антенн сверхвысоких частот. Обо- ролгиз, 1957.

2. К о ч е р ж е в с к и й Г. Н. Антенно-фидерные устройства. Изд-во «Связь», 1968.

3. Шу б ар и н Ю. В. Антенны сверхвысоких частот. Изд. Харь­ковского Государственного университета, 1960.

Глава 11

ОБЛУЧАТЕЛИ МОНОИМПУЛЬСНЫХ АНТЕНН

11.1. Назначение. Принцип работы

Моноимпульсные антенны отличаются от обычных способом получения информации об угловом положении цели. В этом случае полная информация может быть получена за счет приема одного лишь импульса, отра­женного от цели. Эта задача решается путем сравнения амплитуд (или фаз) сигналов, принятых одновременно несколькими антеннами с разнесенными в простран­стве диаграммами направленности [Л. 1]. В настоящее время широкое распространение получили моноимпульс - ные антенны с суммарно-разностными характеристика­ми. В этом случае антенна обеспечивает формирование трех диаграмм направленности: суммарной (однолепест- ковой) и двух разностных (двухлепестковых) соответст­венно iB азимутальной и углом естной плоскостях (рис. 11.1).

Для формирования суммарной диаграммы направлен­ности вся поверхность антенны должна возбуждаться синфазно (рис. 11.2,а). Максимум такой диаграммы на­правленности совпадает с фокальной осью антенны (рис. 11.1 2Я, 2£).

Разностные диаграммы направленности формируют­ся при противофазном возбуждении левой и правой (рис. 11.2,6) или верхней и нижней (рис. 11.2,б) поло­вин раскрыта антенны. Эти две пары разностных диа­грамм направленности, имеющие нуль в направлении оси антенны и максимумы, разнесенные соответственно е азимутальной и угломестной плоскостях (рис. 11.1 А Я, Д Е), используются для получения сигнала ошибки в соответствующей плоскости [Л 1, Л 2, Л 3]. Формиро­вание требуемого фазового распределения (синфазного или противофазного) в раскрыве моноимпульсной антен­ны обеспечивается с помощью первичного источника или распределительной волноводной системы с соответству­ющим узлом возбуждения. В качестве первичных источ­ников в моноимпульсных антеннах могут быть исполь­зованы решетки из известных видов облучателей (вибра­торных, щелевых, рупорных, спиральных и др.), приме­няемых в обычных одноканальных антеннах, узел воз­буждения которых обеспечивает определенные фазовые

соотношения питающих напряжений решетки облучателя, состоящей из некоторого числа элементов, формирую­щих суммарную и две разностные диаграммы направ­ленности. Такие облучатели могут быть применены для построения антенных решеток с электрическим скани­рованием луча, а также моноимпульсных зеркальных, линзовых и других типов антенн. 278

11.2. Типы моноимпульсных облучателей

При проектировании моноимпульсных антенн могут быть применены облучатели, состоящие из системы полуволновых вибраторов, щелей, различных комбинаций открытых концов волноводов и вибраторов, рупоров и др., удовлетворяющие следующим основным требова­ниям:

1. Суммарная диаграмма направленности как в пло­скости вектора Н, так и в плоскости вектора Е, должна обеспечивать синфазное распределение поля в раскрыве антенны; одна разностная диаграмма направленности должна обеспечивать противофазное распределение поля только в плоскости вектора Н, другая — в плоскости вектора В.

2. Облучатель не должен излучать энергию в на­правлении, противоположном основному излучению, так как это излучение искажает суммарную диаграмму на­правленности и приводит :к отклонению «нуля» разност­ных диаграмм направленности.

3. Диаграмма направленности по суммарному кана­лу должна обеспечивать получение максимального ко­эффициента направленного действия, а по разностным каналам — максимальную крутизну пеленгационной ха­рактеристики [J1. 3].

4. Облучатель должен иметь минимальные попереч­ные габариты.

Рассмотрим принцип работы и расчет некоторых ти­пов облучателей.

Вибраторный облучатель

Простейший моноимпульсный вибраторный облуча­тель состоит из четырех полуволновых вибраторов, воз­буждаемых, например, коаксиальными линиями (рис. 11.3). Коаксиальные линии в свою очередь воз­буждаются с помощью гибридной волноводной схемы 5, выполненной в виде системы коаксиальных тройников, кольцевых мостов или свернутых двойных тройников, имеющей три входа: суммарный 2//, Е, разностный АН и разностный АЕ. Гибридная схема должна быть по­строена таким образом, чтобы полностью исключалась возможность попадания мощности из суммарного кана­ла в разностные, и наоборот.

При синфазном возбуждении электрических вибра­торов (рис. 11.3,6) формируется суммарная диаграмма направленности. Токи 1_и /₂, /₃ и /₄ в этом случае во всех четырех вибраторах имеют одинаковое направле­ние. Возбуждение этих вибраторов осуществляется через канал Е.

Формирование разностной диаграммы направленно­сти в магнитной плоскости (//) осуществляется с по-

мощью канала АН, который обеспечивает противофаз­ное возбуждение левой и правой пар электрических ви­браторов (рис. 11.3,б). В этом случае токи h и /₂ имеют одинаковое направление, а /₃ и /₄ — противоположные им.

Формирование разностной диаграммы направленно­сти в электрической плоскости (Е) осуществляется с по­мощью канала АЕ, который обеспечивает противофаз­ное возбуждение верхней и нижней пар электрических вибраторов. В этом случае токи U и /₃ имеют одинако­вое направление, а /₂ и /₄ — противоположные им (рис. 11.3,г).

Важно, чтобы гибридное устройство 5 обеспечивало одинаковый подвод мощности от суммарного Е и разностных АН, АЕ каналов к каждому из вибраторов (/, 2, 3, 4). Только в этом случае как суммарная, так и разностные диаграммы направленности будут иметь симметричную, относительно продольной оси облучате­ля, форму. В (рассматриваемом варианте облучателя гибридное устройство должно обеспечивать подвод к каждому вибратору как от суммарного, так и от раз­ностных каналов одну четвертую часть мощности. На­личие контррефлектора 6, который может быть выпол-- нен в виде прямоугольной пластины или пассивных ви­браторов, обеспечивает направленное излучение. Несим­метричность питания вибраторов при использовании коаксиальных линий может быть устранена с помощью различного рода симметрирующих устройств, например четвертьволновых стаканов.

Расчет диаграммы направленности вибраторного облучателя

Поле в любой точке пространства такого облучателя определяется как сумма полей всех вибраторов, а при наличии контррефлектора — с учетом их зеркальных изображений.

Для трехканального облучателя, состоящего из че­тырех электрических вибраторов с общим контррефлек­тором в виде прямоугольной пластины (рис. 11.3), полу­чаются следующие формулы для расчета диаграмм на­правленности:

— разностная диаграмма направленности в магнитной ■лоскости;

— разностная диаграмма направленности в электричес­кой плоскости;

Для трехканального облучателя, состоящего из полу­волновых вибраторов и контррефлектора, расположенно­го на расстоянии D = k/4, получаются следующие форму­лы для расчета диаграммы направленности в главных плоскостях

— суммарная диаграмма направленности в магнитной плоскости: — суммарная диаграмма направленности в электричес­кой плоскости

— разностная диаграмма направленности в магнитной плоскости;

— разностная диаграмма направленности в электри­ческой плоскости,

где /с=2яД — волновое число; а — расстояние между вибраторами в магнитной плоскости; b — расстояние между вибраторами в электрической плоскости. 282

Ширина как суммарной, так и разностных диаграмм направленности такого облучателя зависит от размеров а и b (рис. 11.3). Выбор геометрических размеров облу­чателя и расчет входных сопротивлений может быть проведен по методике, рассмотренной в работе [JI 4].

Волноводно-вибраторный облучатель

Облучатели, состоящие из электрических вибраторов, возбуждаемых открытым концом волновода, широко ис­пользуются в качестве первичных источников различных типов одноканальных антенн. Возбуждая электрические вибраторы несколькими плоскими волноводами, можно сформировать суммарную и разностные диаграммы на­правленности. Моноимпульсный волноводно-вибраторный облучатель состоит из п — числа электрических вибра­торов, установленных на металлической пластине, воз­буждаемых, например, четырьмя плоскими волноводами (рис. 11.4). Волноводы в свою очередь возбуждаются

системой свернутых двойных тройников, образующих гибридную схему с тремя входами: суммарным (2//, Е) и двумя разностными (АН, АЕ).

При возбуждении суммарного канала в гибридной схеме возникают колебания типа Ню, которые распро­страняются в волноводах (/, 2, 3, 4) и обеспечивают синфазное возбуждение электрических вибраторов (рис. _П.4,б). В результате этого, как в плоскости век­тора Ы, так и в плоскости вектора Ё формируется сум­марная диаграмма направленности.

При возбуждении разностного канала АН в волно­водах 1, 2 и 3, 4 возбуждаются волны Н₁₀ с фазами, отличающимися на 180° (рис. 11.4,в), в результате чего токи в вибраторах 5 и 6 имеют противоположные на­правления. Это обеспечивает формирование разностной диаграммы направленности в магнитной плоскости.

Разностная диаграмма направленности в электриче­ской плоскости формируется за счет возбуждения с по­мощью канала АЕ противофазных волн Ню соответст­венно в волноводах 1, 3 и 2, 4 (рис. 11.4,г). В этом слу­чае токи в вибраторах 5 и 6, находящихся над метал­лической пластиной 7, отличаются по фазе на 180° от токов этих же вибраторов, находящихся под металличе­ской пластиной. Контррефлектор 8, как и в случае ви­браторного облучателя, обеспечивает направленное из­лучение в сторону зер'кала. Число вибраторов выбирает­ся в зависимости от требований к ширине суммарной и разностной диаграммам направленности.

Расчет диаграмм направленности вол н о в о д н о -в и б р а торного облучателя

Решение задачи сводится к определению амплитуд­ных и фазовых соотношений токов всех излучающих эле­ментов моноимпульсного облучателя, обеспечивающих формирование суммарной и разностных диаграмм на­правленности. При решении этой задачи предполагает­ся, что вибраторы и плоские волноводы, предназначен­ные для возбуждения электрических вибраторов — идеа­лизированные электрические и магнитные излучатели. Соотношения амплитуд и фаз токов облучателей, со­стоящих только из электрических или только из маг­нитных вибраторов, вычисляются по взаимным сопро­тивлениям 1[Л0 6], для расчета которых применяется ме- 284 т

тод наводимых э. д. с. Этот метод может быть применен и для расчета введенных 'нами «коэффициентов связи» между электрическим вибратором и плоским (а^>Ь) волноводом с произвольным размером широкой стенки а (рис. 11.5).

Используя выражение для вектора электрического поля через векторные потенциалы

и принимая во внимание, что

распределения токов

в электрическом вибраторе (/э) и волноводе («магнит­ном вибраторе») /м имеют вид

после соответствующих преобразований получаем сле­дующие выражения для активной (Еуа) и реактивной (Eyv) составляющих поля, наведенных у поверхности электрического вибратора

— безразмерные коэффициенты, характеризующие связь между вибратором и волноводом в зависимости от а, L, Z, С. Интегралы, входящие в (11.6) и (11.7), не вы­ражаются известными функциями, поэтому зависимости К= f(a, L, Z, С) были определены путем численного интегрирования и приведены в табл. 11.1 и 11.2.

Расчет суммарной и разностных диаграмм направ­ленности волноводно-вибраторного облучателя основам на следующих предположениях:

Активные и реактивные мощности, расходуемые на из­лучение электрическим вибратором за счет влияния вол­новода, соответственно равны

1. Влияние стенок волновода и кромок металличе­ской пластины, предназначенной для крепления вибра­торов, не учитывается. 28 6

2. Размеры контррефлектора и пластины для креп­ления вибраторов принимаются неограниченными.

3. Отраженные волны отсутствуют (к. б. в.= 1).

Перечисленные предположения существенно упроща­ют решение задачи и в то же время позволяют с до­статочной для инженерной практики точностью прово­дить оценочные расчеты таких облучателей.

Формулы выводятся для облучателя, представляю­щего соб