Распределение тока в тонком линейном вибраторе

Вибратором, в соответствии с регламентированными терминами и определениями радиосвязи называется первичный или вторичный излучатель, выполненный из прямых провода или трубы, или совокупности проводов или труб. Симметричный вибратор — это вибратор в виде двух симметрично расположенных в одной плоскости проводников одинаковой длины и формы, к смежным концам которых подводится фидер. В том случае, когда оси проводников симметричного вибратора располагаются на одной прямой, он называется линейным.

Под воздействием гармонического напряжения, приложенного к зазору на входе вибратора, в его плечах возникают электрические токи, создающие в окружающем пространстве электромагнитное поле. В отличие от элементарного электрического излучателя, где распределение тока вдоль излучателя считается равномерным, для линейного симметричного вибратора закон распределения тока должен быть найден путем решения внутренней задачи теории антенн. Строгое решение этой задачи справедливое как для дальней, так и для

ближней зоны излучения, несмотря на простоту геометрии линейного симметричного вибратора, встречает большие математические трудности. В инженерной практике широкое распространение получил приближенный метод расчета тока, базирующийся на использовании теории распространения тока по двух-

проводной линии конечной длины .В первом приближении эту линию можно представить как результат раз-

ворота плеч вибратора вокруг точек питания.(рис 2)

Напомним краткие сведения из теории цепей с распределенными параметрами — режиме стоячих волн в линии без потерь. В разомкнутой двухпроводной линии конечной длины без потерь под воздействием гармонического напряжения возбуждения возникает режим стоячих волн. Стоячие волны тока и напряжения представляют собой суперпозицию двух бегущих волн. Первая волна — падающая. Она распространяется от генератора в сторону конца линии. Вторая волна — отраженная. Она распространяется от нагрузки (разомкнутый конец линии) в сторону генератора. Для линии без потерь амплитуды токов (напряжений) падающей волны и отраженной будут равны в любом сечении линии. Фазы токов (напряжений) падающей и отраженной волн изменяются по линейному закону. Результирующее распределение амплитуды тока

(напряжения) вдоль линии зависит от соотношения фаз падающей и отраженной волн. В тех сечениях линии, где фазы противоположны (отличаются на 180°) имеют место узлы тока (напряжения) — мгновенные значения тока (напряжения) тождественно равны нулю. Для тех сечений линии, где фазы совпадают, наблюдаются пучности тока (напряжения). В пучностях амплитуда тока (напряжения) максимальна. Во всех прочих сечениях значение амплитуды тока (напряжения) находится в пределах между нулем и максимальным значением.

На рис. 3а, который повторяет рис. 2в, изображена двухпроводная линия без потерь, длина которой L = 0,625𝜆. Линия ориентирована вдоль оси 𝑧. Начало координат совпадает с сечением линии, где включается генератор возбуждения.

Кривая, характеризующая распределение модуля тока (ток, в общем случае, является комплексной величиной), приведена на рис. 3б.

 Функция распределения тока при этом описывается выражением

(1)

В (1) k = 2𝜋/𝜆 – коэффициент фазы волны тока, совпадающий с коэффициентом фазы электромагнитной волны в свободном пространстве. Заметим, что в аргументе функции синуса выражение в скобах (l − 𝑧) представляет собой значение расстояния от разомкнутого конца линии до сечения линии с координатой 𝑧.