7 Директорні антени

Директорна антена являє собою лінійну решітку напівхвильових вібраторов. Її конструкція та ДН показана на рис 7.1.

Рис. 7.1 Директорна антена: а) конструкція; б) діаграма направленості 1) рефлектор; 2) директор; 3) активний вібратор.

Директорна антена складається з одного активного та декількох пасивних вібраторів. Вібратори z закріплюють на металевому стержні. Така конструкція допустима в зв'язку з тим, що в місці кріплення знаходиться вузол електричного поля та сам стержень, перпендикулярний до площини поляризації випромінювачів. Взаємний вплив вібраторів зменшує вхідний опір антени, тому в якості активного вібратора обирають петлевий вібратор, який кріплять в центрі петлі до стержня. Поряд з активним вібратором на відстані λ₀/4 (з боку, протилежного випромінюванню) розташовують пасивний вібратор, який виконує функцію рефлектора. Індуктивний опір рефлектора забезпечується за рахунок збільшення його довжини в порівнянні з довжиною активного вібратора до L_p = (0,51 ... 0,52)λ₀.

Для отримання ємнісного опору директора його довжину зменшують до L_p = (0,35 ... 0,44)λ₀.

Так як рефлектор підсилює поле в напрямку активного вібратора та по­слаблює його в протилежному напрямку, застосування декількох рефлекторів не має сенсу, тому що всі рефлектори, які слідують за першим, будуть збуджува­тися дуже слабо. Ефект концентрації електромагнітної енергії в напрямку ви­промінювання посилюється з збільшенням кількості директорів. Але на практиці застосовують не більше 5 ... 7 директорів. Це пояснюється малим збільшенням КНД при подальшому збільшенні кількості вібраторів та видов­женні антени. Коефіцієнт направленої дії антени невеликий і приблизно об­числюється по формулі ККД ≈ К_аL_а/λ₀, де L_a - загальна довжина антени; K_а ≈ (5 ... 7) - коефіцієнт, який залежить від довжини антени (зменшується з збільшенням довжини). Директорні антени застосовуються в метровому та дециметровому діапазонах хвиль, їх робоча смуга частот 5...15%, діаграма направленості має ширину 15°... 40° та залежить від кількості вібраторів та якості настройки.

Домашнє завдання.

1. Ознайомитись з принципом дії антени типу "хвильовий канал"

2. Вияснити принцип змінювання діаграми направленості при включенні рефлектора, директора.

3. Підготувати звіт по лабораторній роботі.

Порядок виконання роботи.

1. Вімкнути вимірювальну апаратуру та прогріти її на протязі 10 хвилин.

2. Настроїти генератор на частоту, яка відповідає необхідній довжині хвилі.

3. Прибрати рефлектор та директор і зняти діаграму направленості активного вібратора, повільно повертаючи передавальну антену відносно приймальної, яка закріплена нерухомо. Дані знімати через кожні 20°. Результати вимірювань занести в Таблицю 1.

Таблиця 1.

Iпр
q0	0	20	40	…	360

4. Настроїти активний вібратор на максимум випромінювання. Після цього розмістити на макеті рефлектор. Зміщуючи рефлектор відносно активного вібратора, зняти залежність І_пр від положення рефлектора 1. Результати занести в таблицю 2.

Таблиця 2.

Iпр
q	5	10	15	…

5. Настроїти систему "активний вібратор-рефлектор" на максимум ви­промінювання, зняти діаграму направленості в межах 0°-3б0°. Дані знімати через кожних 20°. Результати вимірювань занести в таблицю 3.

Таблиця 3.

Iпр
q0	0	20	40	…	360

6. До системи "активний вібратор-рефлектор", яка настроєна на максимум випромінювання, прибавити директор. Зміщуючи директор відносно активного вібратора, зняти залежність І_пр від положення директора 1. Дані занести в табли­цю 4.

Таблиця 4.

Iпр
Xq (мм)	5	10	15	…

7. Настроїти систему "рефлектор-активний вібратор-директор" на максимум випромінювання. Закріпити вібратори нерухомо. Зняти ДН даної системи в межах 0°-3б0° через кожних 20°. Результати занести в таблицю 5.

Таблиця 5.

Iпр
q0	0	20	40	…	360

8. В діапазоні частот від 700 МГц до 800 МГц з кроком 10 МГц визначити КСХ передавальної антени. Результати занести в таблицю б.

Таблиця 6

F,МГц	700	710	720	730	740	750	760	770	780	790	800
KCX

Зміст звіту

1. Назва та мета роботи.

2. Схема антени типу хвильовий канал.

3. Результати вимірювань.

4. Діаграми направленості.

5. Висновки по роботі.

Контрольні запитання.

1. Основні характеристики антен?

2. Симетричний вібратор, розподіл струмів та напруг, діаграма направленості ДН?

3. Опір випромінювання, вхідний опір симетричного вібратора ?

4. Петлевий вібратор "Пістолькорса"?

5. Антена типу "хвильовий канал", поняття "рефлектор", "директор", їх вплив на діаграму направленості?

6. Побудувати векторну діаграму струмів активного вібратора, рефлектора, яка пояснює формування ДН антени?

Література.

1. Марков Т. Т., Сазонов Д. М., Антени - М.: Енергія, 1975, 268 с.

2. Лавров А. С., Резніков Г. Б. "Антенно-фідерні пристрої", уч. посібник для Вузів. М.: Рад. радіо, 1974, 368 с.

3. Бова Н. Т. Резніков Г. Б. Антени та прилади СВЧ, 2-ге вид. перероб та доп. -Київ: Вища школа. Головне видавництво, 1982, 278 с.