Вібратори з розширеним частотним діапазоном

Напівхвильовий укорочений (налаштований у резонанс) вібратор має відносну смугу пропускання по вхідному опору

, (7.21)

де

визначається за формулами (7.13) або (7.14).

Як випливає з (7.21), для розширення смуги необхідно збільшувати вхідний опір

і зменшувати хвильовий опір. Необхідно також компенсувати зміну реактивної складової при зміні частоти.

Зменшення хвильового опору

.

З формул (7.13), (7.14) для

випливає, що для зменшеннятреба збільшувати поперечні розміри (радіус) вібратора. З цією метою плечі вібраторів виконують у вигляді товстих циліндрів або конусів. Однак із збільшенням радіусу зростають торцеві ємності. Для їх зниження кінці вібраторів роблять конічними або напівсферичними, що одночасно покращує узгодження. Плечі вібраторів можуть бути у вигляді плоских секторів різної форми (рис. 7.12). У вібраторів зі зниженим хвильовим опором і більш плавні зміни з частотою.

У метровому діапазоні зменшення ваги і парусності вібратори виконують із окремих провідників, розташованих утворює циліндричної поверхні (рис. 7.13). Подібна антена отримала назву вібратора Надененка.

Р

іс. 7.12 Вібратори зі зниженим хвильовим опором

Мал. 7.13 - Вібратор Надененко

Біконічний вібратор, утворений двома зверненими один до одного вершинами металевими конусами, є широкосмуговим як за вхідним опором, так і формою діаграми спрямованості. Для нього

, (7.22)

деw- хвильове опір середовища,- половина кута при вершині конуса.

У монографії [12] наведено результати розрахунків ДН та вхідного імпедансубіконічних вібраторів. Деякі з результатів показані на рис.7.14 та 7.15. На рис. 7.14 зображено ДН симетричного біконічного вібратора при протифазному, як і у звичайного вібратора, збудженні його плечей;а- Довжина плеча. Як і у звичайного вібратора, ДН

симетричні щодо осі антени, тому їх ліві частини на

Мал. 7.14 опущено. Видно, найбільш діапазонними в сенсі збереження форми ДН є вібратори з кутами розкриття

. На рис. 7.15 наведено залежності активної (суцільна лінія) та реактивної (пунктир) складових вхідного імпедансу антени від електричної

Мал. 7.14 Діаграми спрямованості симетричної біконічної

антени при протифазному збудженні плечей: компонентаЕ

довжиниkaїї плечей, що змінюється в межах від 0 до 9. Штрих – пунктиром показано хвильовий опір відповідної біконічної лінії (ka ). Крапками на рис. 7.14 та 7.15 нанесені експериментальні результати.

Мал. 7.15 Вхідний імпеданс симетричної біконічної антени

при протифазному збудженні плечей

Збільшення вхідного опору

.

До вібраторів із вищим значенням вхідного опору відносяться петлеподібні вібратори. Гілок може бути кілька. Для петлеподібного вібратора з гілок має місце співвідношення

, (7.23)

де

- вхідний опір однієї гілки у вигляді лінійного вібратора. Співвідношення (7.23) випливає із формули. Дійсно, якщо струм розгалужується на гілок і якщо ці гілки однакові, то амплітуда струму в кожній гілки дорівнює. Тоді при незмінній підведеній потужностівхідний опірмає зростати пропорційно. З умови рівності потужностей,що підводяться до петлеподібного та лінійного вібраторів, і слідує формула (7.23).

Компенсація реактивної складової

У напівхвильових вібраторів компенсація може здійснюватися за допомогою включеного паралельно чвертьхвильового короткозамкнутого шлейфу, який також називається шунтом. Деякі конструкції симетричних вібраторів із шунтовим живленням вже були розглянуті.

На рис. 7.16,апоказана конструкція несиметричного петлеподібного вібратора з шунтом. Один кінець вібратора замкнутий на екран. Шунт призводить до збільшення еквівалентної товщини вібратора, що дає зменшення

і розширення частотного діапазону. Несиметричний вібратор із піднятою точкою живлення зображений на рис. 7.16,б. Ємнісна реактивна частина вхідного опору антени в точкахаіb(розімкнутий на кінці відрізок лінії завдовжки) компенсується послідовно включеним з ним (щодо землі) індуктивним опором нижньої частини вібратора (короткозамкнений) відрізок лінії завдовжки). Підбираючи діаметр вібратора та розміриl1іl2, можна отримати 10 - 15% смугу пропускання антени.

Р

іс. 7.16 - Несиметричні вібратори з розширеною смугою частот

---