Название: Оптика - Методическое руководство (Б.Л. Паклин)

Жанр: Медицина

Просмотров: 1595


1.3.3.  вибраторные облучатели с пассивным вибраторным рефлектором

 

Рефлектор – это симметричный вибратор нерезонансной длины, клеммы которого замкнуты накоротко; он обычно используется в дециметровом диапазоне волн. На рис. 5 приведена схема облучателя с пассивным вибратором. Здесь   и   – напряжение и ток на активном вибраторе (вибратор 1);   – ток на пассивном вибраторе; напряжение на пассивном вибраторе   (вибратор 2); – реактивное сопротивление настройки пассивного вибратора.

 

 

 

Рис. 4

 

Управление токами вибраторов облучателя осуществляется подбором реактивного сопротивления пассивного вибратора   (  – реактивное сопротивление пассивного вибратора). Пассивный вибратор действует как рефлектор, если его сопротивление носит индуктивный характер, что обеспечивается соответствующим  увеличением длины (с коротко замкнутыми зажимами) по сравнению с резонансной длинной. Длина пассивного рефлектора  .

Опыт показывает, что получить наибольшее усиление поля в направлении на зеркало параболоида (наибольший коэффициент усиления) или наименьшее излучение «назад» (в обратном направлении) можно при длине пассивного вибратора на (5…15 \%) больше полуволновой длины (при этом  ) при рассеянии между вибраторами облучателя:

 .                                         (9)

При расчете ДН, КНД, сопротивления излучения необходимо знать амплитуду и фазу тока пассивного вибратора. Для этого используем контурные уравнения Кирхгофа для двухэлементного вибраторного облучателя, связывающие напряжения и токи на вибраторах (рис. 5):

 ,

 ,                          (10)

где   Ом – собственные сопротивления полуволновых вибраторов ( Ом для бесконечно тонких вибраторов);   (теорема взаимности) – взаимные сопротивления вибраторов (см. рис. 4).

 

 

 

Рис. 5

 

Из второго уравнения (10) определяется отношение токов в системе с пассивным вибратором

 ,

 ,                               (11)

 .

Подстановка   и   в уравнения (10) дает выражение для полного входного сопротивления активного вибратора:

 ,                           (12)

так как  , то   – полное входное сопротивление облучателя. Сопротивление излучения облучателя

           (13)

Диаграмма направленности облучателя с пассивным вибратором рассчитывается по следующим формулам:

в экваториальной плоскости (плоскость вектора Н)

 ,              (14)

в меридиональной плоскости (плоскость вектора Е)

 ,                         (15)

где  ;   – длина плеча вибратора.

Коэффициент направленного действия облучателя  :

 ,                                  (16)

Резонансная длина активного вибратора

 ,                                           (17)

  – укорочение полуволнового вибратора:

 ,                                          (18)

 .                                    (19)

В формулах (18), (19)   – волновое сопротивление вибратора;

r – радиус вибратора.

Длина пассивного вибратора   определяется через величину его резонансного сопротивления  :

 .                            (20)

Согласование облучателя. После укорочения активного вибратора реактивная составляющая его входного сопротивления равна нулю (вибратор резонансный). Активная составляющая входного сопротивления равна сопротивлению излучения  . Для согласования облучателя с питающей коаксиальной линией ее волновое сопротивление   должно быть равно или близко к значению  .

Коэффициент отражения от облучателя   определяется по формуле

 .                                    (21)