Планарни антени с общ режим
Планарните синфазни антени се наричат антени, състоящи се от няколко вибратора, разположени в една и съща равнина на определени разстояния един от друг и възбудени в една и съща фаза. Схематично такава антена от осем полувълнови вибратора, събрани на четири етажа, по два вибратора всеки, е показана на фиг. 16.
Тази антена е настроена и може да работи в тясна честотна лента. Разстоянието между етажите е равно на половината вълна; вибраторите се захранват от двупроводна линия.
Тъй като в двупроводна линия напрежението променя знака си на всяка половин вълна (фазата се променя с 180 °), точките на свързване на вибраторите към захранващата линия се преместват при преместване от един етаж на друг, такова пресичане на краищата просто осигурява захранване на вибраторите в една фаза.
Когато работната вълна се отклони от изчисленото синфазно захранване на вибраторите на антената, показана на фиг. 16 е нарушена. От дясната страна на фиг. 16, пунктираната линия показва разпределението на напрежението само в един от проводниците в случай, когато работната вълна l надвишава изчислената l0.
Сравнявайки разпределението на напрежението на вълните l0 и l, се вижда, че на вълната l>l0 вибраторите на 1-ви и 4-ти етаж се захранват в противофаза, което нарушава нормалната работа на антената. Така антената, показана на фиг. 16 се оказва извън обхват поради особености на захранващата система. Използването на дебели вибратори в този случай не спасява ситуацията.
Когато все пак се изисква правилна работа на антената в честотния диапазон, тогава нейната система за захранване се осъществява съгласно принципа на „многовълнови антени“, предложен от S. I. Nadenenko. Този принцип на захранване е дължината на електрическия път от входните клеми на системата до някой от вибраторитестава същото(AB = AB', BC =BC"=BC′′′).Това е показано схематично на фиг.17.
Фиг. 17. Схема на обхватно захранване на антени с общ режим
Максималното излъчване на планарните синфазни антени е насочено перпендикулярно на равнината на вибраторите. Ъглите, които определят позицията на първите нули на диаграмата на излъчване на плоска синфазна антена, се определят от уравнението
N е броят на елементите (редове или етажи) в разглежданата равнина;
dе разстоянието между центровете на съседни вибратори в същата равнина, измерено в същите единици катоl.
И така, за антената, показана на фиг. 16, в равнината , перпендикулярна на оста на вибраторите,N=4 иd=l/2, следователно υн = ± 30 о ; във взаимно перпендикулярна равнина,, успоредна на оста на вибраторите,
N= 2,d =l/2и υn =± 90 0 .
За да бъде антената еднопосочна, зад вибраторите се поставя плоско "огледало" (рефлектор), на разстояние около четвърт вълна.
Пример за дизайн на такава антена е антената, показана на фиг. 18. Тя стои на осем вибратора (четири етажа, два вибратора на етаж). Вибраторите на тази антена са прикрепени към метални стелажи в напреженови възли. Всяка стойка е прикрепена в единия край към обща метална рефлекторна плоча, често служеща едновременно като дъно на кутията, в която е поставена антената за защита от атмосферни валежи.
 |
Предната стена на кутията в този случай е направена от диелектрик с ниски загуби, който предава излъчена или получена енергия без забележимо поглъщане.
Горният метод за монтиране на вибраторите осигурява твърдостта на конструкцията на антената и не я нарушава.електрически свойства.
За някои обекти, за които е важно да се намали вятърът на антената, рефлекторът не е направен под формата на плътен метален лист, а от мрежа или решетка от пръчки. Когато антената е предназначена да работи в сравнително тесен честотен диапазон, рефлекторът се изпълнява под формата на стена от вибратори, повтаряща разположението на активните вибратори (фиг. 19). Недостатъкът на такава антена е доста голямото обратно излъчване, т.е. наличието на забележим заден лоб в диаграмата на излъчване.
Конструкциите на антените, обсъдени по-горе, са типични за дециметрови вълни.
При сантиметрови дължини на вълните планарните обикновени антени се различават значително от техните късовълнови колеги.
Фиг. 1 може да послужи като илюстрация на горното. 20, която показва част от такава антена. Тук вибраторите, образуващи антената, са разположени успоредно на широката стена на вълновода 1, който играе ролята на рефлектор, и са свързани към вълновода на вълната с помощта на къси сегменти от коаксиалната линия.
Двете рамена на вибратора в тази конструкция са фиксирани върху външната обвивка на коаксиала 2,с два слота 3,, изрязани по дължината на образуващата в равнина, перпендикулярна на оста на вибратора. Вътрешният проводник 4 е съединен накъсо от джъмпер 5 на една от половините на коаксиалния кабел 2.Наличието на джъмпер 5 и слотове 3 осигурява симетрично захранване на вибратора.
 |
Вътрешният проводник на коаксиалната линия, вкаран във вълновода под формата на сонда, успоредна на вектора на електрическото поле (фиг. 21), служи като елемент за комуникация между вибратора и вълновода.
За да се осигури еднаквост на токовете във вибраторите, последните се поставят един от друг на разстояние, равно на половината от дължината на вълната във вълновода.
Вместо пресичане на захранващите точки, което беше направено на антената, показана на фиг. 16, за да се гарантира, че токовете във всички вибратори са във фаза, в този случай всеки от съседните вибратори се завърта на 180° около съединителната сонда. Получените посоки на токовете са показани на фиг. 21 стрели с оперение.
Разглежданата антена има същия недостатък като антената, показана на фиг. 16: посоката на главния му лоб се променя с честота поради нарушаване на състоянието на синфазните токове във вибраторите, когато вълната се отклонява от оптималната.
За да се поддържа постоянството на посоката на главния лоб в доста широк честотен диапазон, на пръв поглед изглежда подходящо да се приложи вълноводна мощност към всеки от вибраторите в съответствие със схемата, показана на фиг. 17.
Въпреки че по принцип такава мощност е възможна, на практика тя се използва само частично, като разделя антената на две симетрични половини и ги захранва във фаза.
При оптимална дължина на вълната венчелистчетата на всяка от половините на тази антена ще съвпадат и с промени в честотата посоките на тези отделни венчелистчета ще се движат в противоположни посоки симетрично спрямо перпендикуляра на равнината на антената.
В резултат на това основният лоб на сумиращата диаграма ще остане непроменен в своята ориентация, но ще се разшири донякъде, а нивото на страничните дялове също ще се увеличи леко.
В случай на значителни промени в честотата, главният лоб на обобщената диаграма може да се раздвои.
Коефициентът на усилване на равнинни синфазни антени с рефлектор се определя от приблизителната формула G ≈ 3,2NeNr,къдетоNeиNrса съответно броят на етажите и броят на полувълновите вибратори във всеки етаж. Да, заантени, показани на фиг. 18 и 19,Ne =4 иNр= 2, така че тяхното усилванеG≈ 26.