В ряде случаев необходимо в двух главных плоскостях иметь ДН, значительно отличающиеся по ширине. При этом пространственная ДН будет в форме веера. Для получения веерной ДН размеры раскрыва антенны в двух взаимно перпендикулярных плоскостях должны быть различны. Такую диаграмму легко получить с помощью антенны, состоящей из металлического зеркала, поверхность которого имеет форму параболического цилиндра, и линейного облучателя, расположенного вдоль фокальной оси этого цилиндра (рис. 30).
Рисунок 30. Антенна – параболический цилиндр
Элементы линейного излучателя возбуждаются синфазно. Сечение цилиндра плоскостью y0z представляет параболу, а плоскостью x0z - прямую линию. Длина облучателя равна примерно длине (высоте) цилиндра h.
Если на поверхность цилиндра падает волна, то благодаря геометрическим свойствам параболы эта волна, отражаясь по законам геометрической оптики, трансформируется в плоскости y0z в плоскую. В плоскости x0z цилиндр не обладает трансформирующими свойствами. Поверхность раскрыва цилиндра АВСD имеет форму прямоугольника со сторонами 2R0 = АВ и h и возбуждается синфазно. Синфазность возбуждения вдоль оси у обеспечивается трансформирующими свойствами параболического цилиндра в плоскости y0z, а вдоль оси х - тем, что все элементы линейного облучателя возбуждаются синфазно и создают вдоль оси облучателя синфазное поле.
В плоскости x0z ДН параболического цилиндра (см. рис. 30) копирует ДН синфазного облучателя. Ее ширина определяется линейным размером облучателя и амплитудным распределением поля вдоль оси х. В плоскости y0z ДН антенны может быть рассчитана методом, изложенным [5]. Обычно результирующий КИП параболического цилиндра не превышает 0,5...0,6.
Параболический цилиндр может облучаться с помощью синфазной многощелевой волноводной антенны, волноводной многовибраторной антенны, рупорной линейной решетки, сегментной параболической антенны, уголковой антенны.
Уголковая антенна (рис. 31) состоит из зеркала (рефлектора 1), образованного двумя плоскими металлическими пластинами, и вибратора (2) или системы коллинеарных вибраторов, расположенных в плоскости биссектрисы угла зеркала γ. Поле, излученное антенной, является суммой поля, излучаемого непосредственно вибратором (облучателем), и поля, создаваемого вторичными токами, текущими по поверхности зеркала.
Рисунок 31. Уголковая антенна
Подбором угла γ и расстояния d от оси облучателя до вершины зеркала максимальное излучение получается в направлении биссектрисы угла γ. Угол γ обычно берется равным 180°/n, где n - целое число (1, 2, 3...).
Уголковая антенна отличается конструктивной простотой. Крепление вибраторов можно осуществлять с помощью как диэлектрических, так и «металлических» изоляторов, что предпочтительнее.
Такая антенна при ее приемлемых размерах позволяет получать ДН шириной примерно до 20° (по половинной мощности). По своим направленным свойствам антенна близка к параболическому цилиндру с такими же размерами.
Заключение
В качестве слабонаправленных антенн УКВ широко используются антенны в виде открытого конца волноводов прямоугольного или круглого сечений. Электромагнитная волна, распространяющаяся по волноводу, дойдя до его открытого конца, частично излучается, а частично отражается. Физическими источниками излучения являются электрические токи, возбуждаемые главным образом на внутренних стенках волновода. Расчет излучения методом, использующим распределение тока вблизи раскрыва волновода, очень сложен, поэтому используется метод, основанный на применении принципа эквивалентности.
Зеркальная осесимметричная параболическая антенна состоит из отражающей поверхности, выполненной в виде параболоида вращения, и небольшой слабонаправленной антенны-облучателя, установленный в фокусе параболоида и облучающей внутреннюю поверхность последнего. На базе такой классической зеркальной антенны разработаны различные модификации.
Рассмотренные зеркальные параболические антенны по сравнению с другими типами антенн обладают хорошими электрическими характеристиками, технологичны в изготовлении и имеют сравнительно простую конструкцию. Наряду с этими достоинствами они обладают недостатками, которые в ряде случаев не позволяют удовлетворить комплексу требований, предъявляемых к современным антеннам. Такими недостатками являются большая длина тракта от антенны до приемопередающей аппаратуры и его размещение в поле излучения антенны; сложность обеспечения амплитудного распределения поля в раскрыве, близкого к равномерному, с сохранением высокого значения результирующего КИП (v рез); неприемлемые в ряде случаев продольные габаритные размеры антенны и др. Поэтому наряду с однозеркальными схемами антенн были разработаны так называемые двухзеркалъные антенны, в которых перечисленные недостатки проявляются в меньшей степени либо полностью устраняются.
В ряде случаев необходимо в двух главных плоскостях иметь ДН, значительно отличающиеся по ширине. При этом пространственная ДН будет в форме веера. Для получения веерной ДН размеры раскрыва антенны в двух взаимно перпендикулярных плоскостях должны быть различны. Такую диаграмму легко получить с помощью антенны, состоящей из металлического зеркала, поверхность которого имеет форму параболического цилиндра, и линейного облучателя, расположенного вдоль фокальной оси этого цилиндра.
Уголковая антенна состоит из зеркала (рефлектора), образованного двумя плоскими металлическими пластинами, и вибратораили системы коллинеарных вибраторов, расположенных в плоскости биссектрисы угла зеркала. Поле, излученное антенной, является суммой поля, излучаемого непосредственно вибратором (облучателем), и поля, создаваемого вторичными токами, текущими по поверхности зеркала.
Лекция разработана