Коллинеарная антенная решетка с параллельным возбуждением (стр. 2 из 3)
(1.9)Диаграммы направленности симметричного вибратора для ряда значенийего волновых размеров приведены на рисунке 2.
Рисунок 2 - Диаграммы направленности симметричного вибратора
Для КНД в направлении максимума излучения (
) при 
<1,25 
имеем 
(1.10)Для полуволнового вибратора D0
1,64.Сопротивление излучения и входное сопротивление
Сопротивление излучения симметричного вибратора при 2l
/2 принято относить к току в максимуме 
(1.11)Подставив под знак интеграла значение
из формулы (1.7), получм
(1.12)Итеграл в явном виде не берется. График зависимости
имеет характерные точки:• для полуволнового (21 = 0,5/
) вибратора 
73,1Ом• для волнового (2l =
) вибратора 200 ОмПри 2l<
/2, когда максимум функции распределения тока в пределах вибратора не достигается, сопротивление излучения относят к току на его входе. Для пересчета сопротивления излучения из одного сечения в другое используется связь 
и условие баланса 
мощностей . Тогда 
(1.13)Комплексное входное сопротивление или входной импеданс определяют как
. От его значения зависит возможность согласования антенны с питающей линией. Определить 
из приближенного решения (1.3) интегрального уравнения (1.2) нельзя, поскольку для этого необходимо, по крайней мере, учесть геометрию области возбуждения. В инженерной практике широко применяется метод эквивалентных схем. Для симметричного вибратора схема замещения будет в виде отрезка разомкнутой на конце двухпроводной линии с потерями, длина которой равна длине плеча вибратора l. Предполагают, что мощность потерь в линии на всех частотах равна мощности излучения вибратора. Параметры схемы: Wв-волновое сопротивление линии, k= 
i 
- комплексная постоянная распространения, l -длина линии. Для расчета волнового сопротивления берут формулы: 
-формула С. Щелкунова (1.14) 
- формула В.Н. Кессениха(1.15)а - радиус проводника, w - волновое сопротивление среды.
Для полуволнового вибратора эти формулы полностью совпадают. При небольших тепловых потерях, что обычно имеет место, из квивалентной схемы можно получить
(1.16)Если построить график (см. рисунок 3), то у тонких вибраторов при 2l<m
/2, m= 1,2,3,..., наблюдаются резонансы, когда Rвx резко возрастает, а Хвх = 0. При переходе через ноль знак у Хвх меняется на 
Рисунок 3 - Входной импеданс электрического вибратора противоположный. На самом деле резонансы наступают не строго при 2l=m
/2, а несколько раньше из-за так называемого эффекта укорочения вибратора. Для полуволнового вибратора укорочение равно 
(1.17)Несколько конкретных значений
•для ненастроенного полуволнового вибратора
(1.18)•для электрически коротких вибраторов с kl
1 
(1.19)• для резонансных вибраторов длиной 2l=
, m=1,2,3,.--, без учета эффекта укорочения 
(1.20)Настройку вибраторов в резонанс можно осуществлять посредством включения реактивных элементов. На низких частотах - это удлиняющая индуктивность и укорачивающая емкость. На СВЧ - это последовательные и параллельные шлейфы. Необходимо знать, что элементы настройки не влияют на вид распределения тока, поэтому характеристики излучения остаются неизменными. Существенное влияние на распределение тока и характеристики излучения оказывает место включения в антенну нагрузки (генератора или приемника), исключая случай полуволнового вибратора.
Конструкция симметричных вибраторных антенн и способы их возбуждения
На УКВ и СВЧ вибраторы выполняются из трубок или стержней. Рассмотрим симметричный полуволновой вибратор, как наиболее распространенный. Самая простая схема его возбуждения при помощи симметричной двухпроводной линии с противофазными токами в проводниках (рисунок 4). Из-за большой разницы между Rвх и wв в линии устанавливается режим с КСВ ~5...7. Поэтому требуется согласование или настройка на режим бегущей волны.
Более широкополосной является схема с шунтовым питанием (рисунок 5). Подбирая размеры L и l шунта удается в линии получить без дополнительных элементов настройки режим, близкий к режиму бегущей волны. Преимущество такой схемы еще и в том, что в середине вибратора образуется узел напряжения, что дает возможность крепить вибратор к опоре без изоляторов.
Рисунок 4 - Полуволновой симметричный вибратор
Рисунок 5 - Вибратор с шунтовым питанием
Расчет коллинеарной антенной решетки с параллельным возбуждением
Расчет излучателя решетки:
В качестве излучателя выбран симметричный полуволновый вибратор.
Расчет его параметров:
(м) 
С ДН вида
Диаграмма направленности одного излучающего элемента.
В декартовой системе координат:
В полярной системе координат:
КНД и коэффициент усиления одного излучателя:
Из литературы [5] известно, что КНД полуволнового вибратора имеет значение:
коэффициент усиления для одного полуволнового вибратора
, поскольку 
, т.е. согласовано. 
Рассчитаем количество элементов необходимое для обеспечения заданного коэффициента усиления в 12дБ
