§ 142. Направленные излучатели радиоволн

Для некоторых радиотехнических целей и прежде, всего для радиолокации весьма существенно направить в пространство радиолуч, сконцентрировав, таким образом, энергию генератора по возможности в малом телесном угле. Один из способов решения этой

задачи состоит в использовании для этой цели правильной решетки антенн.

Мы видели (§ 141), что при упорядоченном расположении рассеивающих центров излучаемая энергия сосредоточивается в отдельных направлениях. Если расположить излучатели радиоволн в один ряд (рис. 160) с расстоянием а между двумя соседними антеннами и добиться такого положения, при котором все антенны работали бы синхронно, то подобная решетка излучателей не будет ничем отличаться от рассеивающей дифракционной решетки. То обстоятельство, что в случае антенны мы имеем дело с первичными волнами, ни в какой степени не меняет рассуждений предыдущего параграфа, лишь бы излучения от различных антенн можно было считать когерентными, что возможно, если антенны питаются синхронно от генератора колебаний.

Рис. 160.

Рис. 161.

Если расположить антенны достаточно густо, так чтобы расстояние между соседними диполями было меньше длины волны, то уже первый порядок дифракции, согласно уравнению становится невозможным. Остается лишь нулевой порядок. Это значит, что имеются лишь два максимума излучения, один из которых составляет угол 0°, а другой — угол 180° с направлением нормали к решетке. Сказанное в § 141 о ширине максимума остается в силе и здесь, т. е. чем больше общее число излучателей, тем уже будет телесный угол, в котором интенсивность луча достигает заметного значения.

Однако практически неудобно, что одинаково сильное излучение может иметь место в двух противоположных направлениях. Чтобы выйти из этого положения, изготовляют сдвоенную решетку диполей (рис. 161). Каждую пару антенн располагают на расстоянии, равном длины волны. При этом в паре диполей токи сдвинуты по фазе на 90°. При этих условиях один из двух максимумов уничтожится и вся энергия будет передаваться лишь внутри одного дифракционного максимума. Действительно, при таком устройстве каждая пара диполей будет находиться в следующих фазовых соотношениях. Для волны, идущей «вперед»: если бы волны посылались синхронно, то

между ними была бы разность хода волны; однако антенны работают не синхронно и волна, излучаемая «передним» диполем, отстает на 90°, чем компенсирует свое опережение по разности хода. Другое положение будет для волны, посылаемой «назад». Сдвиги по разности хода и по фазе в изменении тока антенны наложатся друг на друга; следовательно, результирующая разность фаз будет 180° и излучение, идущее назад, пропадет.

Рис. 162.

Если антенны расположены в линейный ряд, то можно добиться хороших результатов для ширины луча в плоскости, перпендикулярной к антеннам. Если же мы хотим добиться узости радиосигнала и в пространстве, то приходится прибегать к более сложным системам вибраторов. Этим и объясняется причудливый вид радиоизлучателя локатора (рис. 162).