1.4.3. Несиметричні вібраторні антени

Симетричні вібраторні антени застосовуються, як правило, для створення горизонтально-поляризованих радіохвиль. Для створення вертикально-поляризованих хвиль зручнішими є несиметричні вертикальні вібраторні антени. У цих антенах одним з вібраторів є, наприклад, корпус рухомого об’єкту або заземлення у ґрунті. На рис. 1.11, а, зображено вертикальний вібратор довжиною . Роль другого вібратора виконує спеціальний диск або фрагмент металевої поверхні, на яку встановлюється антена. На рис. 1.11, б зображено простішу петлеву (одновиткову рамкову) антену. Діаграми спрямованості таких вузькосмугових антен за формою наближується до ДС відповідних елементарних вібраторів (рис. 1.3, 1.4).

Специфічними є конструкція та діаграма спрямованості диско-конусної антени, які зображено на рис.1.11, в. У цій антени нижній вібратор конусоподібний, а верхній – дископодібний (результат „еволюції” конусу з кутом при верхівці 180^о). Оскільки вібратори є „товстими", то антена є більш широкосмуговою, аніж несиметричний тонкий вібратор (рис.1.11, а).

а) б) в)

Рис. 1.11

При оптимальних геометричних розмірах [1] диско-конусна антена забезпечує майже п’ятекратне перекриття діапазону робочих частот. При цьому максимальна робоча довжина хвилі , де l – твірна конічного вібратора. Хвилевий опір диско-конусної антени 50 Ом.

У діапазоні метрових та більш довгих хвиль застосовуються навантаженні вертикальні вібраторні антени, приклади конструкцій яких наведено на рис. 1.12.

Поодинокий вібратор висотою h (рис.1.12, а) із своїм дзеркальним відображенням у ґрунті за конфігурацією є подібним до симетричного двоплечевого вібратора. Дзеркальне відображення його є моделлю області відбиваючої поверхні, на яку він встановлений, та яка приймає участь у формуванні результуючого поля. По вібратору висотою h розподілена стояча хвиля густини струму j_пр.

Площа епюри густини струму визначає потужність випромінювання антени. З метою збільшення цієї „площини струму” до кінцівки вертикальної частини антени приєднують горизонтальну частину довжиною l_г. При цьому вузол густини струму зміщується до кінцівки горизонтальної частини - навантаження вертикального вібратора (рис.1.12, б).

Струми в горизонтальних частинах реальної та віддзеркаленої антен протилежні за фазою. Тому в точках спостереження, що знаходяться на відстанях, значно більших за , електричні поля від горизонтальних частин, взаємно компенсуються, а лишається поле власно вертикальної (робочої) частини. Антена є резонансною, якщо .

а) б) в) г) д)

Рис. 1.12

Для розширення смуги робочих частот вертикальна та горизонтальна частини антени (навантаження) можуть бути виготовленими циліндроподібної форми з тонких дротів (рис.1.12, г, д).

Діюча довжина l_Д навантаженої вертикальної антени та висота її вертикальної частини h майже однакові. Горизонтальні і вертикальні вібраторні антени збуджують відповідно орієнтовані лінійно-поляризовані хвилі. Тому ці антени найбільш ефективні як приймальні, якщо їхні вібратори будуть дотичними до вектора радіохвилі у точці спостереження.

Для створення хвиль із круговою поляризацією застосовують антени, у яких вібратори взаємоперпендикулярні та збуджуються рівноамплітудними струмами зі зсувом по фазі на 90^о. Прикладами таких антен є так звані турнікетні антени [1].