Загальні відомості.
Типи і конструкції антени МХ і ДМХ визначаються їх призначенням. Завдяки малій довжині хвилі, на УКХ легше, ніж на КХ можна реалізувати гостронаправлені і широкопосные (товсті) антени малих габаритів. Нижче розглядаються найбільш поширені МХ і ДМХ. Окрім їх знаходять застосування і раніше розглянуті типи антен.
Петлевий вібратор Пістолькорса
Одним з недоліків антени ВГ є малий вхідний опір (близько 75 Ом) ускладнюючи узгодження її з двохпровідним фідером.
Рис. 5.44 Петлевий вібратор Пістолькорса
А. А. Пістолькорс для збільшення вхідного опору запропонував петлеву конструкцію вібратора рис. 5.44. Оскільки паралельно включені вібратори розташовані близько один від одного, можна вважати що ця антена рівноцінна одному вібратору з подвоєним струмом, тому випромінювана потужність рівна:
Тут позначено: Ом.
- опір випромінювання петлевого вібратора. Вхідний опір Ом може бути погоджений з хвилевим опором фідера.
Симитрирующие пристрою.
Вхідний опір антени ВГ – 75 Ом близько за значенням до хвилевого опору коаксіального фідера. Тому при використанні такого фідера не потрібно пристрій, що погоджує. Проте, безпосереднє живлення симетричної антени несиметричним фідером привело б до виникнення антенного ефекту фідера. Як з рис. 5.45, за рахунок не симетричного живлення струм лівого напіввібратора менше ніж правого. Різницевий струм протікає по обмотці фідера, викликаючи додаткове випромінювання. Це і є антенний ефект, за рахунок якого спотворюється ДС вібратора і порушується горизонтальна поляризація хвилі. У разі приймальної антени виникає прийом перешкод з вертикальною поляризацією. Завдання полягає в усуненні антенного ефекту.
Рис. 5.45 Несиметричне живлення симетричного вібратора
2). U-колено (рис. 5.46 а) є симетруючий пристрій компенсаційного типу. Обидва напіввібратори підключені до внутрішнього дроту фідера, а обплетення заземлене і виконує роль екрану. Для забезпечення симетричного живлення у протифазі напіввібраторів необхідно, щоб шлях біжучої хвилі, до одного з них виявився б на півхвилі довше, ніж до іншого. Цей додатковий шлях і забезпечує за допомогою U-коліна (петлі з фідера, що нагадує латинську букву – U), довжина якого рівна . Тут: – довжина хвилі у фідері, яка коротше за хвилю у вільному простору за рахунок зменшення швидкості поширення в діелектриці в раз.
3). Чвертьхвильовий ізолятор може бути використаний як симмитрирующие пристрій замикаючого типу. На рис. 5.46 б зображена антена ВГ радіовисотомірів РВ-2 і РВ-УМ. Вона є «товстим» вібратором з труб, що забезпечує при резонансній частоті 444 МГц, смугу пропускання 40 МГц. Антена кріпиться до фюзеляжу літака через чвертьхвильову КЗЛ, яка виконує роль ізолятора. Завдяки вхідному опору КЗЛ, струм, що виникає в нім під дією напруги фідера, зменшується до малої величини якою можна знехтувати. Збудження у протифазі напіввібраторів забезпечується за рахунок додаткового шляху завдовжки від точки підключення живлячого дроту (штрихова лінія) до правого напіввібратора через ізолятор до лівого.
Рис. 5.46 а) симметрирующие U-колено; б) чвертьхвильовий ізолятор
Директорная антена (антена – хвилевий канал).
1). Пристрій антени показаний на рис. 13.42а. вона складається з активного вібратора (А), в даному випадку – петлевого, і декількох пасивних – неживлених вібраторів. Пасивні вібратори призначені для концентрації випромінювання в одному напрямі. Вібратори, розташовані в цьому напрямі називаються «директорами»(Д), в протилежному – рефлектори (Р).
Рис. 5.46 Директорная антена:
(а) – пристрій діаграми спрямованості; (б) вібратора з рефлектором; (в) вібратора з директором; (г) антени. Пунктир – ДС в горизонтальній площині.
2). Принцип формування ДС. Поле активного вібратора збуджує коливання в пасивному, який випромінює вторинну хвилю. Первинна і вторинна хвилі інтерферують. В результаті виникає результуюча хвиля. Її поле посилюється, якщо поля що інтерферують синфазні, і ослабляється, якщо вони противофазні. Фазове зрушення між цими полями залежить від відстані між вібраторами і електричною довжиною пасивного вібратора.
Рефлектор (рис 5.46 б) дещо довший за півхвилю, його опір носить індуктивний характер. Якщо приблизно рахувати відстані між вібраторами рівним , то в системі активний вібратор – рефлектор (А→Р) можна орієнтовно визначити фазові зрушення таким чином:
-на шляху А→Р первинна хвиля відстає на 90˚;
-ЕРС в рефлекторі відстає від поля первинної хвилі на 90˚;
-струм в рефлекторі і вторинна хвиля відстають від ЕРС на 90˚ (оскільки опір індуктивний);
-на шляху Р→А вторинна хвиля відстає на 90˚.
Таким чином, біля активного вібратора поля обох хвиль опиняються синфазними. Тому випромінювання у напрямі Р→А посилюється, а в протилежному ослабляється, як це показано на ДС.
Директор (рис. 5.46 в) дещо коротше за активний вібратор і його опір носить ємнісний характер. Тому фазові зрушення змінюються. По колишньому на шляху А→Д, і при наведенні ЕРС. у директорові відбувається відставання на 90° + 90° = 180°, але струм в директорові і вторинне поле зрушені по фазі у бік випередження на 90°. Тому у директора поля синфазні і випромінювання посилюється в напрямі А→Д, як це показано на ДС.
Насправді фізичні процеси виявляються складнішими. Розміри вібраторів і відстані між ними підбираються експериментально;
3). Порівняльні особливості. Директорная антена по конструкції проста і надійна в експлуатації. Її ДС у вертикальній і горизонтальній площинах майже однакові. Розчин ДС складає 20°÷40°. КСД приблизно можна розрахувати по формулі: , де: m – число вібраторів, що не перевищує 10.
До недоліків антени слід віднести узкополосность і складність регулювання.
Вона знаходить досить широке застосування як приймально-телевізійна і приймально-передавальна на лініях спрямованого радіозв'язку. На літальних апаратах модифікація такої антени використовується у відповідачах УПР.