Сложные антенны

Для получения острой направленности излучения часто используют многоэлементные антенны, называемые обычно групповыми. Для этой цели колебательные скорости составляющих элементов — антенн соответственным образом фазируются и эти антенны располагают в определенном порядке на некоторой базе — на отрезке прямой, окружности, на сфере или части ее, на плоской поверхности.

Рис. 4.6. Характеристика направленности дипольнон антенны

Приведем некоторые примеры групповых антенн:

1. Дипольная групповая антенна (рис. 4.6). Ее элементы — точечные антенны, работающие в противофазе. Характеристика направленности определяется путем сложения давлений, развиваемых обоими элементами, с учетом их фаз и фазовых запозданий на пути распространения волн от этих элементов в точку приема. Считая точку приема весьма удаленной как

следует из рисунка, получим:

Если

2. Однонаправленная антенна. Антенна из двух элементов, фазы которых сдвинуты относительно друг друга на величину создает звуковое давление:

Тогда

Если волновой размер базы мал, то

3. Многоэлементная антенна с прямолинейной базой и синфазными, эквидистантными приемниками. Слйдывая, как и в случае 1, давления от ряда источников и используя свойство суммы членов геометрической прогрессии, для такой антенны получим:

где число расстояний, расстояние между соседними элементами (рис. 4.76).

4. Антенна с прямолинейной базой и дополнительным сдвигом фаз элементов. Если для

элементов антенны в случае 3 ввести в электрических цепях дополнительные сдвиги фаз пропорциональные номеру элемента отсчитываемому от одного из концов базы, так что то получим

Рис. 4 7 Многоэлементная линейная база а — характеристики направленности: 1 — без дополнительного сдвига фаз, 2 — со сдвигом к расчету упреждений прихода волн: расстояния упреждения давлений от источников, расположенных на линейной базе по отношению к линии равных расстояний до точки приема

В этом случае максимальное значение принимает при Если (невелико, то происходит как бы поворот всей характеристики направленности на угол Однако при значительных углах характеристика сильно искажается, становится существенно несимметричной относительно направления (кривые 2 на рис. 4.7а).

5. Антенна с круговой базой и

Рис. 4.8 Круговая многоэпементная база. Определение разности ходов волн до воображаемой линейной базы

дополнительным сдвигом фаз элементов. Располагая элементов на окружности, в вершинах правильного -угольника, и вводя в электрических цепях элементов фазовые сдвиги (рис. 4.8): , мы как бы переносим все элементы на диаметр окружности, соответствующий Если такая антенна принимает плоскую волну, направление распространения которой лежит в плоскости антенны, а ее фронт параллелен диаметру то все напряжения, снимаемые с элементов, окажутся синфазными после прохождения цепей, создающих фазовые сдвиги Таким образом, в направлении, перпендикулярном диаметру в плоскости антенны будет максимум характеристики направленности. Для характеристики направленности в этой плоскости получим:

Здесь угол отсчитывается от перпендикуляра к диаметру