Вибратор с пассивным рефлектором и директором

В данной главе изложены принципы формирования однонаправленного излучения с помощью введения в конструкцию пассивных вибраторов, методы настройки пассивных вибраторов, методика моделирования многовибраторных антенн с помощью ЭВМ.

Вибраторные антенны широко используются в качестве антенных систем умеренной направленности (приемных и передающих) в системах телевещания, радиовещания, радиосвязи и др. Преимуществом этих антенн является простота конструкции и удобство согласования с линией питания. В современных точках доступа для беспроводных локальных сетей применяются системы из несимметричных вибраторных антенн для интеллектуального управления направлением максимального излучения.

Характеристики связанных вибраторов

Пассивные вибраторы являются удобным средством повышения направленности антенны и создания однонаправленного излучения без усложнения схемы питания. Схема антенны, состоящей из активного и пассивного вибраторов, изображена на рис. 5.1. Ток в пассивном вибраторе возникает за счет ЭДС, наводимой в нем полем активного вибратора. В центр пассивного вибратора включено реактивное сопротивление настройки Х, регулирующее амплитуду и фазу тока в нем.

Из теории связанных вибраторов известно, что соотношение токов в них определяется формулой:

где Z2l=R2{+jX2l — взаимное сопротивление вибраторов; Z22 = R22 + jX22 — собственное сопротивление вибратора.

Схема двухвибраторной антенны

Рис. 5.1. Схема двухвибраторной антенны

Развернутая запись формулы (5.1) имеет следующий вид:

Собственные и взаимные сопротивления определяются по методу наводимых ЭДС. Численные значения сопротивлений зависят от длины вибратора /, расстояния между ними d и длины волны X. Для используемых в учебной лаборатории полуволновых вибраторов R22 = 73,1 Ом, Х22 = 42,5 Ом. Зависимости R2l и Х2] от соотношения d/X даны в виде графиков на рис. 5.2. (R2] — сплошная, Х21 штриховая).

Диаграмма направленности (ДН) двух связанных вибраторов с известным соотношением токов /2//, =ае'ф в плоскости вектора Е (горизонтальная плоскость на рис. 5.1.) рассчитывается по формуле:

где к = 2п/Х — волновое число свободного пространства. Первый сомножитель в (5.4) является ДН одиночного вибратора в плоскости вектора Е, а второй — множителем решетки (множителем комбинирования). ДН одиночного вибратора в плоскости вектора Н :

Зависимость взаимного сопротивления вибраторов от соотношения d/X

Рис. 5.2. Зависимость взаимного сопротивления вибраторов от соотношения d/X

В зависимости от настройки пассивного вибратора ДН антенны может выглядеть по-разному (рис. 5.3). Пассивный вибратор называется рефлектором (отражателем), если поле усиливается со стороны активного вибратора (F(0°)> f(I800)), и директором (направителем),если преобладает излучение в сторону пассивного вибратора (/7(180°) > /7(0°)).

При настройке двухвибраторной антенны стремятся максимизировать так называемый коэффициент защитного действия (КЗД), который определяется соотношением

ДН связанных вибраторов в режиме директора (слева) и рефлектора

Рис. 5.3. ДН связанных вибраторов в режиме директора (слева) и рефлектора

(справа)

Выбор оптимального значения X2tt можно произвести после расчета графиков КЗД = /(Х) в соответствии с (5.2)—(5.6). Пример такого графика для используемого в работе макета двухвибраторной антенны приведен на рис. 5.4.

Зависимость КЗД двухвибраторной антенны от сопротивления настройки

Рис. 5.4. Зависимость КЗД двухвибраторной антенны от сопротивления настройки

Для повышения направленности излучения могут применяться многовибраторные директорные антенны (рис. 5.5), состоящие из активного вибратора, рефлектора и нескольких директоров (от 1 до 10 и более). Применение нескольких рефлекторов нецелесообразно, так как второй и последующие рефлекторы находятся в области слабого поля и практически не возбуждаются.

Макеты многовибраторных антенн

Рис. 5.5. Макеты многовибраторных антенн

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >