Турникетные антенны. Конструкции. Режим всенаправленного излучения. Амплитудная ДН, фазовая ДН. Режим регулируемой поляризации волн.

Систему из двух перпендикулярных вибраторов с совмещенными центрами принято называть турникетной антенной (рис.). В зависимости от соотношения токов на входах вибраторов могут быть реализованы различные режимы работы антенны.

Режим всенаправленного излучения.Достигается питанием вибраторов токами равных амплитуд с фазовым сдвигом p/2.

Пространственная амплитудная ДН имеет вид сферы (шара) вытянутого вдоль направления оси Z.

При этом видно, что нули излучений отсутствуют, а максимум направлен вдоль оси Z. В плоскости расположения оси Z поляризация излучения линейная, а в остальных - эллиптическая, в направлении оси Z (плоскость хОу) - угловая.

Направления вращения вектора поляризации в двух полупространствах, разделённых плоскостью хОу - противоположны. Таким образом в поле излучения содержатся все возможные состояния вектора поляризации.

Фазовая ДН аналогична спирали Архимеда.

Незамкнутость линий равных фаз при обходе вокруг антенны плоскости хОу в дальней зоне свидетельствует об отсутствии фазового центра.

Режим всенаправленного излучения используется при создании антенн с горизонтальной поляризацией, располагаемых на высоких мачтах.

Для использования горизонтальной поляризации в точке приема антенны располагают параллельно относительно земли. При этом излучение по оси z не используется, поэтому для сужения ДН в вертикальной плоскости используют несколько синфазных этажей из турникетных вибраторов. При четном числе этажей излучения вверх и вниз отсутствуют, и максимум излучения создается в горизонтальной плоскости. Вибраторы разных этажей, находящиеся в одной вертикальной плоскости питаются одной двухпроводной линией, а находящиеся в другой - другой. Линии настраиваются на бегущую волну и соединяются параллельно, причем одна длиннее другой на Dl = l/4, что обеспечивает сдвиг фаз каждого турникета на p/2. Кроме этого двухпроводные линии перекрещиваются между этажами, чем обеспечивается синфазность возбуждения вибратора в разных этажах.

Режим регулирования поляризации поля (волн).Здесь каждый вибратор имеет отдельную линию питания, по которой осуществляется регулирование мощности аттенюатора, а также регулировка фазы фазовращетелем. Обычно управление осуществляется через ЭВМ.

Подбором соотношения амплитуд и фаз токов на входах скрещенных вибраторов в направлении оси z может быть обеспечена любая поляризация поля. Это открывает дополнительные возможности осуществления поляризационной избирательности в радиосистемах.

Щелевые антенны. Излучение щели в экране ограниченных размеров. Конструкция, особенности подведения питания, входное сопротивление, диаграмма направленности. Варианты использования щелей в волноводах.

Одиночно щелевые излучатели могут использоваться в качестве самостоятельных антенн, когда нет необходимости в высоконаправленном действии. Чаще всего они используются в качестве облучателей зеркальных антенн или как элементы многощелевых волноводных антенн. В первых 2-х случаях используются полуволновые резонансные щели, прорезанные в плоском металлическом крае.

Обычно h - выбирается близким к l, чтобы сам короб не шунтировал щель.

На сантиметровых волнах резонатором является короткозамкнутый отрезок прямоугольного волновода.

Резонатор можно представить эквивалентной схемой двухпроводной линии передачи, как известно при длине l/4 обладающей бесконечным сопротивлением. Z_вх » 1 кОм.

Точки питания обычно располагают несколько смещенными от центра для лучшего согласования ДН в плоскости Е (хОу) сильно зависит от размера а металлического экрана.

Большое распространение получили прорезанные в прямоугольных волноводах. Пр распространении волны Н₁₀.

Обычно щели возбуждаются поверхностными токами, возникающими на внутренних стенках волновода. Вектор J_Э плотности поверхностного тока на стенках волновода, возбуждаемого волной Н₁₀, имеет 3 составляющие: J_x и J_У (Н_z).

В щели возникает электрическое поле соответствующее этим токам, и между ее краями создается разность потенциалов. Такую щель можно рассматривать как магнитный вибратор с распределенным возбуждением.

Щели в стенках могут быть ориентированы: в случае использования боковой стенки.

На широкой стенке, щели могут прорезаться ортогонально распространению волны, а также вдоль, но смещенные от центра.

Щель в центре излучать не будет т.к. J_Э направлено вдоль щели.

Щель прорезанная в волноводе представляет собой некоторую нагрузку и влияет на режим работы, при этом часть энергии излучается, часть проходит дальше по волноводу, третья часть отражается.

Влияние щели на режим работы волновода характеризуется входной проводимостью щели. Поперечная щель, прорезанная в широкой стенке волновода, прерывает линии плотности продольной составляющей поверхностного тока, поэтому эту щель следует рассматривать как включенные последовательные сопротивления, эквивалентная принципиальная схема данного включения:

В основном используются резонансные щели, размер которых составляет l_В/2, по аналогии с электрическим симметричным вибратором, чем больше щель, тем больше должен быть коэффициент укорочения.

Нормированная входная проводимость резонансной продольной щели рассчитывается по формуле: ; а х b - сечение волновода; х₁- расстояние от центра волновода до оси щели; l=с/f; ;