СИММЕТРИЧНЫЕ И НЕСИММЕТРИЧНЫЕ АНТЕННЫ

Антенные устройства по способу питания подразделяются на два больших класса: симметричные и несимметричные.

Как электрическое устройство антенна является двухполюсником. Она имеет два вывода, к которым присоединяются приемник (передатчик) или питающий фидер (линия передачи энергии) (рис. 9, а, б). При симметричном питании оба вывода антенны электрически равнозначны.

В каждый момент времени на них существует одинаковое по значению и противоположное по знаку напряжение возбуждения антенны, измеренное по отношению к земле (потенциал земли принимается равным нулю). Для обеспечения этого условия необходимо саму антенну выполнить так, чтобы обе части (плеча) антенны, подключаемые к выводам, были одинаковы по размерам, форме и материалу изготовления. Кроме того, подключить оба плеча антенны к выводам питания тоже нужно симметрично по отношению к линии, проходящей через ось симметричного фидера. Здесь возможны два варианта. Один из них иллюстрирует рис. 9, а, б, когда проводники плеч антенны и проводники симметричного фидера лежат в одной плоскости — плоскости рисунка. Правильным подключение будет в том случае, когда при перегибе или повороте плеч антенны относительно оси симметричного фидера левое (или правое) плечи могут быть наложены одно на другое до полного совмещения их поверхностей. В соответствии с этим правилом антенна по рис. 9, а выполнена неправильно, так как она не имеет симметрии по отношению к фидеру: перегибом (разворотом) вокруг его оси левое плечо не может быть совмещено с правым, хотя по форме и размерам они одинаковы. Антенна по рис. 9, 6 выполнена в соответствии со всеми требованиями, предъявляемыми к симметричным антеннам.

Другой вариант подключения иллюстрирует рис. 10а, б. Здесь проводники плеч антенны лежат в плоскости рисунка, а проводники симметричного фидера в плоскости ей перпендикулярной (подходят снизу рисунка). В приведенных вариантах исполнения обе антенны будут симметричными относительно фидера, если их плечи по форме и размерам одинаковы. Здесь полагалось, что плечи каждой из антенн были сделаны из одного и того же материала.

Симметричные, антенны, как правило, применяются в качестве антенн горизонтальной поляризации. Объясняется это тем обстоятельством, что влияние поверхности земли сказывается равным образом на левом и правом плечах антенны и не нарушают ее симметрии.

Использование симметричной антенны в качестве антенны вертикальной поляризации вызывает некоторые принципиальные трудности. Здесь уже нижнее и верхнее плечи антенны неравнозначно размещены относительно земли и земля «вносит» в нее асимметрию. Степень асимметрии будет тем значительнее, чем ближе к земле (в длинах волн) будет расположен электрический центр антенны.

Нарушение симметрии антенны, питаемой симметрично, приводит к нежелательному на практике эффекту, называемому антенным эффектом фидера. Он проявляется в том, что симметричный фидер становится излучающей частью антенны. Так как его излучение носит случайный, нецеленаправленный характер, то в большинстве случаев оно ведет к снижению к.п.д. антенны, искажению ее диаграмм направленности и, как следствие, уменьшению коэффициента усиления.

Несимметричные антенны питаются несимметрично. Они отличаются от симметричных антенн тем, что к выводу несимметричной антенны подключено напряжение возбуждения антенны, а ее вывод 2 находится под «нулевым» потенциалом, т. е. под потенциалом земли (рис. 11). Это обстоятельство позволяет выполнять плечи антенны или, здесь уместнее сказать, части антенны не одинаковым образом. На этом рисунке показана простейшая несимметричная антенна штыревого типа. К выводу подключено потенциальное плечо (часть) антенны, так называемый штырь длиной шт.

К выводу 2 подключена вторая часть антенны, называемая противовесом.

Питание несимметричной антенны осуществляют несимметричным фидером, на рис. 11 — коаксиальным фидером. Его центральный проводник подключают к выводу 1, а внешний проводник — к выводу 2.

У несимметричных антенн антенный эффект фидера присутствует всегда и можно говорить лишь о степени его проявления. Последняя в основном определяется формой и размерами противовеса, который на практике подчас имеет самые разнообразные конструкции, В частности, на рис. 11 противовесом служат проводники длиной l_пр, равномерно расставленные вокруг оси фидера под некоторым углом а к ней.

Все основные характеристики и параметры несимметричной антенны определяются потенциальной, и противовесной частями антенны. Возможны различные варианты совокупного использования одних и тех же штырей и противовесов.

Противовес, хотя и играет важную роль в работе несимметричной антенны, без штыревой ее части он обесточен и поэтому не излучает электромагнитные волны. Если же штырь присутствует, то противовес возбужден токами, обусловленными напряжением, приложенным к выводам 1, 2 антенны, и токами, наводимыми полями излучения штыря.

В противоположность симметричным антеннам несимметричные (в силу их конструкции) не применяют в качестве антенн горизонтальной поляризации. Основной причиной этому является фидер, проводники которого, будучи расположены вертикально, при наличии антенного эффекта создают паразитное поле излучения, ортогональное основному. Несимметричные антенны наиболее пригодны для использования в качестве антенн вертикальной поляризации, особенно в длинноволновой части спектра УКВ.

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 567 8 9 10 Следующая ⇒