Антени с вълнови канали
За антените, разгледани в предишния подраздел, вибраторите са приблизително на половин вълна една от друга и се възбуждат във фаза. Основният лоб на диаграмата на излъчване се оказва перпендикулярен на равнината на вибраторите, тъй като в тази посока полетата, създадени от всеки от вибраторите, идват в отдалечената точка със същата фаза.
Ако сега поставим вибраторите един от друг на разстояние, приблизително равно на една четвърт от вълната, и ги възбудим с различни фази, но така, че забавянето на фазата между съседни вибратори да е постоянно и донякъде да надвишава 90 °, а общото забавяне на фазата между първия и последния вибратор е приблизително равно на
Dj = 180°(n/2 + 1) (къдетоnе броят на вибраторите), тогава максималното излъчване от такава антена вече ще се появи по линията, свързваща центровете на вибраторите. За такива антени е обичайно да се казва, че те излъчват по оста.
Възможно е да възбудите всеки от вибраторите на такава антена, като ги свържете към общ фидер, работещ в режим на пътуваща вълна, тъй като този режим осигурява линейна промяна на фазата по дължината на фидера.
Такива антени са сложни както структурно, така и при настройка. Следователно, на практика, най-често срещаният начин за създаване на необходимото фазово разпределение във вибраторите, въз основа на тяхното възбуждане чрез областта на изследване. Антените, използващи този принцип, се наричат насочващи антени или "вълнов канал ".
На фиг. 22 показва пет елементна направляваща антена, в която се подава захранване към вибратора 1, наречен активен вибратор. Рефлекторът 2 е вибратор, който е малко по-дълъг от полувълната. Той се намира на разстояние около 0,15-0,2 вълни от вибратора 1 и минимизира излъчването на антената в посока от вибратора 1 къмрефлектор 2.Вибраторите 3,4 и 5 са разделени един от друг с около една четвърт вълна и имат дължина, по-къса от половин вълна с 10-20%. Поради това под въздействието на радиационното поле на активния вибратор се възбуждат токове с необходимите фазови отмествания, които усилват излъчването в посока от вибратор 1 към вибратори 3 - 5. По тази причина последните се наричат директори.
Пасивни елементи (три директора и рефлектор) в антената, показана на фиг. 22 са прикрепени в техните геометрични центрове към метален кух прът 6, който с такова закрепване преминава през възлите на напрежението (токовите антиноди) на вибраторите и не засяга структурата на полето на антената, тъй като прътът е перпендикулярен на електрическото поле на антената.
Активният вибратор, тъй като се захранва в средата му, не може да бъде закрепен по същия начин като пасивните вибратори: той е изолиран от метален прът и е прикрепен към адаптер, разположен вътре в пръта. Целта на този адаптер е да осигури преход от небалансиран коаксиален кабел към балансиран вибратор, който е активният дипол на антената.
В същото време преходното устройство е трансформатор за съгласуване на импеданса на антената с характеристичния импеданс на захранващия кабел. Необходимостта от тази трансформация е причинена от факта, че входният импеданс на повечето директорски антени е много по-малък от вълновия импеданс на типичните високочестотни кабели.
Този дизайн на директорските антени е доста типичен, с възможно изключение на дизайна и метода на захранване на активния вибратор, който понякога се прави под формата на вибратор с контур.
Най-простата директорска антена се състои от три елемента: активен вибратор и двапасивни - директор и рефлектор. За да се създаде антена с високи печалби, броят на директорите трябва да бъде голям в съответствие с емпиричната формула
къдетоnе броят на директорите.
С увеличаване на броя на директорите, увеличаването на усилването се придружава от стесняване на диаграмите на излъчване, както във вертикалната, така и в хоризонталната равнина. При планарните синфазни антени увеличаването на броя на вибраторите (при запазване на същия брой етажи или броя на редовете) води до увеличаване на насочеността на антената само в една от равнините. Тази разлика в поведението на диаграмите на излъчване често е решаваща при избора на типа антени в процеса на разработване на оборудване за една или друга цел.
За да се получи правилната работа на антената, разстоянията между директорите и техните размери трябва да бъдат внимателно регулирани, а тази настройка, с голям брой елементи, се оказва много критична. На фиг. Фигура 23 показва експериментално взетите диаграми на излъчване на антена с 13 директора.
Числата до кривите дават дължината на директорите, изразена в дължини на вълните. Както се вижда от графиките, промяната на дължината на директорите от 0,43l0 до 0,44l0 води до рязко влошаване на диаграмата на излъчване. Горните диаграми бяха взети на непроменена вълна; когато работи във вълновия диапазон, изкривяването на диаграмата на излъчване би било още по-забележимо.
Сложността на настройката и невъзможността за използване в широк диапазон от вълни е липсата на директорски антени.
С малък брой елементи, когато са необходими малки печалби, директорската антена може да бъде приемлива дори за работа в обхват. Ако няколко такива нискоелементни директорски антени образуват синфазна система, сглобяването на тези антенив редове и етажи и ги подавайте по начина, използван за планарни антени (вижте Фиг. 17), тогава такава антена ще бъде с по-голям обхват от самотната антена на "вълновия канал" с еднакво усилване със съответно увеличен брой елементи.
Насочените антени се използват главно за работа в най-нискочестотната част на микровълновия диапазон поради техните сравнително малки размери, ниска вятърна сила и простота на дизайна.