asyan.org
добавить свой файл
1
ЛЗ №4 : “Дослідження просторових характеристик симетричного вібратору
(півхвилевого вібратору) ”

Мета заняття:

  1. Повторити основні співвідношення щодо розрахунку симетричного вібратору

2. Провести дослідження щодо просторових характеристик півхвилевих вібраторів на площині та на деякій відстані від землі

Завдання: 1. Розрахувати та побудувати в полярній системі координат нормовану амплітудну ДС півхвилевого вібратору для діапазону хвиль (10-40)см, якщо (у випадку розташування вібратору в площині землі)


  1. Розрахувати та побудувати в полярній системі координат нормовану амплітудну ДС півхвилевого вібратору для діапазону хвиль (10-40)см, якщо , , (у випадку розташування вібратору над землею).

3. Проаналізувати отримані результати.

Довідковий матеріал

Симетричний вібратор є одною з найбільш поширених простих антен, які застосовуються головним чином в діапазонах КХ та УКХ.

Комплексна амплітуда електричного поля в дальній зоні симетричного вібратору із синусоїдальним законом розподілення струму повздовж вібратору для повітряної середи визначається за формулою:
(1)
де - амплітуда струму в точках живлення вібратору; - відстань від вібратору до точки спостереження; - хвильове число; - довжина плеча вібратору;

- нормована амплітудна ДС вібратору в площині, що проходить через вісь вібратору (площина Е), причому

(2)

де - кут між віссю вібратору та напрямком на точку спостереження, рад.
Вираз (2) можливо застосовувати при довжині вібратору . Якщо , необхідно визначити напрямок максимального вилучення та потім розрахувати нормуючий множник.

Для найбільш розповсюдженого на практиці півхвилевого вібратору () маємо

(3)

В площині, яка перпендикулярна вісі (площина Н), симетричний вібратор різної довжини не має властивості направленості та його ДС в цій площині має вид кола, тому що .

При розміщенні вібратора над поверхнею землі, результуюча ДС з врахуванням впливу землі знаходиться за правилом перемноження ДС: , де - нормована амплітудна ДС вібратору; - множник що враховує вплив землі. При цьому горизонтальний вібратор, який розміщений на висоті h над землею та його дзеркальне зображення формує систему двох протифазних випромінювачів, розташованих на відстані 2h друг проти друга, так що просторова характеристика спрямованості приймає вигляд
(4)
де - кут між поверхнею землі та напрямком на точку спостереження; -кут, який відраховується від вісі вібратору в горизонтальній площині, рад.

Для визначення ДС піднятого над землею вертикального вібратору, останній формує систему двух синфазних випромінювачів, які розташовані на відстані 2h один від одного та просторова характеристика спрямованості в цьому випадку буде

(5)
Дієва довжина симетричного вібратору () визначається за формулою
(6)

Для пів хвилевого вібратору () дієва довжина
(7)

Маючи дієву довжину вібратору, можливо знайти його опір випромінювання, який пов’язує потужність випромінювання з квадратом дієвого значення току. При довжині вібратору опір випромінювання визначається за формулою

(8)

Опір випромінювання може бути віднесено до струму в точках живлення вібратору чи до току в пучності. Вище він був наведений до току в точках живлення . Опір випромінювання, віднесений до пучності струму ,

(9)
де - опір в точках живлення симетричного вібратора.
Відомо, що опір випромінювання пів хвилевого вібратору дорівнює 73 Ом, а хвильового () 200 Ом.

При невеликих теплових втратах електромагнітної енергії в дроті вібратору вхідний опір може бути розрахований за формулою

, (10)

де - хвилевий опір вібратора, який на практиці розраховується за формулою Кассениха

(11)

де r – радіус дроту вібратору.
Резонансне укорочення плеча симетричного вібратору розраховується за формулою

(12)

де - коефіцієнт укорочення хвилі в вібраторі
У випадку пів хвилевого вібратору величина укорочення

(13)

Відносна ширина смуги частот такого вібратору
(14)

При довжинах вібратору, кратних цілому числу довжин хвиль, вираз приймає вигляд

(15)
КСД симетричного вібратору розраховується за формулою
(16)