Директорна антена

Директорна антена типу " хвильовий канал" (рисунок 8). являє собою лінійну систему однаково орієнтованих приблизно напівхвильових вібраторів, перпендикулярні лінії їхнього розташування, і ставиться до систем з осьовим випромінюванням. Директорна антена складається з рефлектора, активного електричного вібратора й цілого ряду директорних вібраторів. Харчування від генератора одержує лише один вібратор, що називається тому активним. Порушення інших, так званих пасивних вібраторів, здійснюється системи, що біжить уздовж, хвилею, джерелом якої є активний вібратор.

Рисунок 8 - Антена типу " хвильовий канал"

Довжина активного вібратора становить біля . Щоб забезпечити відставання фази струму у вібраторах (директорах), напрямних випромінювання у свою сторону, їх укорочують на у порівнянні з резонансною довжиною. Випередження фази струму в рефлекторі, " отражающем" випромінювання убік активного вібратора, досягається подовженням рефлектора на щодо резонансної довжини. Відстань між вібраторами звичайно трохи менше чверті довжини хвилі й часто вибирається порядку .

Многовибраторная директорная антенна узкополосна ( от рабочей частоты).

Всі пасивні вібратори кріпляться до діелектричної або металевої рейки. Останнє можливо тому, що розподіл напруги уздовж вібраторів таке, що в центрі кожного є крапка нульового потенціалу.

ЗНЯТТЯ ДІАГРАМИ СПРЯМОВАНОСТІ АНТЕНИ

Найпростіша директорна антена складається із трьох елементів: активного вібратора й двох пасивних - рефлектора й директора.

Настроювання директорной антени проводяться в наступному порядку:

1. По заданій робочій довжині хвилі розраховують довжину активного вібратора з урахуванням укорочення

У лабораторній роботі потрібно вирішити інше завдання: по заданій довжині активного вібратора, з огляду на коефіцієнт укорочення, знайти резонансну довжину хвилі

2. Вибирають довжину рефлектора на 5-15% більше довжини активного вібратора й установлюють його на відстані порядку від активного вібратора. У пропонованому наборі є два вібратори, довжина яких на 5 і 15% більше довжини активного вібратора.

3. За допомогою індикатора поля (приймальня антена з детекторною секцією) вимірюють відносні напруженості поля убік активного вібратора і убік рефлектора і регулюванням відстані між вібраторами домагаються мінімального відношення для системы из двух вибраторов.

4. Додають директор, довжина якого повинна бути на 5-15% менше довжини активного вібратора (у наборі є два директори із крайніми із зазначених значень відхилень довжин від довжини активного вібратора), а відстань до активного вібратора встановлюється порядку . Регулюванням домагаються мінімального відношення для системи із трьох вібраторів, при цьому може знадобитися невелике підстроювання рефлектора.

Варто мати на увазі, що при налагодженні антени необхідно домагатися мінімального відношення, а не максимуму поля, випромінюваного вперед, тому що випромінюване поле залежить не тільки від взаємного розташування вібраторів, а й від ступеня узгодження антени з живильним фідером. Реактивну складову, що з'являється при наявності пасивних вібраторів, компенсують за допомогою симметрирующего шлейфа.

Зняття діаграми спрямованості можна здійснювати двома способами: методом нерухливої антени або методом обертової антени. Коли досліджувана антена працює на випромінювання, то при першому методі вона нерухлива й навколо її по колу переміщається індикатор поля з допоміжною антеною, що показує величину напруженості поля в різних крапках кола.

При другому методі досліджувана антена обертається навколо своєї осі, а індикатор поля нерухливий і показує напруженість поля залежно від кута повороту антени. Досліджувана антена може працювати й на прийом.

Метод нерухливої антени застосовується завжди при знятті діаграм спрямованості громіздких і нерухливих антен (короткохвильові антени магістральних ліній зв'язку, що передають телевізійні антени метрового діапазону).

Метод обертової антени застосовується при вивченні антен надвисоких частот, найпростіших антен метрових і дециметрових хвиль (симетричний вібратор, антена " хвильовий канал"). Метод обертової антени дозволяє застосовувати автоматичний запис діаграми спрямованості. Для цього випробувана антена повинна працювати " на прийом".

Режим роботи на прийом зручний і по ряду інших міркувань:

1. Відпадає необхідність обертати генератор разом з антеною, або застосовувати гнучкі кабелі СВЧ, використовувати обертові зчленування.

2. Оскільки персоналу при настроюванні антени й знятті діаграми спрямованості зручніше перебувати поблизу випробуваної антени, то при роботі антени на прийом він буде перебувати в поле значно меншої інтенсивності, чим у випадку режиму

3. Підготовка до роботи:

Вивчити матеріал про директорні антени за підручниками і конспектом. Підготувати бланки звітів до лабораторної роботи.

Письмово відповісти на запитання для допуску до роботи:

1. Для розрахунку діаграми направленості директорної антени необхідно знати………

2. За якою системою рівнянь можна знайти відносні амплітуди і фази струмів у всіх вібраторах?

3. З чим зв’язані діаграма направленості антени, її опір випромінювання, вхідний опір?

4. Як проводиться розробка директорних антен?

5. Для звуження діаграми направленості потрібно:

6. У випадку коротких антен з двома-трьома директорами віддаль між ними береться:

7. Як досягти збільшення фазової швидкості хвилі в антені?

8. При кількості директорів n=4 віддаль між ними складає:

9. Вкажіть реактивний опір настроювання директора при n=2− 4?

10. Як змінюється реактивний опір зі збільшенням кількості директорів?

4. Прилади та інструменти:

1. Генератор УКХ метрового діапазону.

2. Індикатор струму в антені.

3. Директорна антена з активними петлевим вібратором.

4. З’єднувальні шнури і кабелі.

Загальний вигляд директорної антени і генератора