Направленные антенны и направленность действия одиночного вибратора


Антенна должна быть эффективным излучателем или эффективным улавливателем электромагнитных волн. Она должна так же выбирать направления своего действия. Избирательность по направлению достигается при использовании двух или более обычных антенн, расположенных в пространстве соответствующим образом и питаемых в нужных фазах. Такую антенну называют направленной. Передающие антенны должны излучать энергию в определенных направлениях и не допускать излучения в других направлениях, с целью более полного использования энергии и уменьшения помех другим радиостанциям. Приемные направленные антенны преимущественно извлекают сигналы с нужных направлений.
Направленность действия одиночного вибратора. Антенна в виде вертикального прямого провода или стержня, излучает равномерно во всех направлениях в плоскости, перпендикулярной оси антенны, но обладает направленным действием в плоскостях, параллельных оси антенны. Характеристики направленности таких антенн различной длины представлены на рис. 450. Характеристика направленности в горизонтальной плоскости имеет вид окружности. Характеристики в вертикальной плоскости отображают относительную силу поля в различных на правлениях. Для короткого диполя характеристика имеет вид восьмерки, как показано на рис. 450, 6. Сила поля пропорциональна sinΘ , где Θ — угол от оси. Восьмерка составлена двумя точными окружностями. Для полуволнового вибратора характеристика представляется удлиненной восьмеркой, показанной на рис. 450, в. Следовательно, полуволновый вибратор имеет несколько большую направленность, чем короткий диполь. На рис. 450, г представлена характеристика направленности волнового вибратора (L=λ) в вертикальной плоскости, половины которого питаются синфазно. На рисунке видна еще большая направленность характеристики в виде узких лепестков. Если длина антенны превышает длину волны, то характеристика дробится и появляются новые лепестки. Если длина антенны соответствует двум длинам волн, то излучение в направлении, перпендикулярном к оси антенны, становится равным нулю, а не максимально. Это связано с распределением тока вдоль антенны, также показанном на рисунках. В первом приближении ток антенны распределен так же, как вдоль двухпроводной линии, разомкнутой на конце. Если линию передачи представить себе как бы разведенной в обе стороны, то образуются две половины антенны. Когда длина антенны превышает длину волны (что соответствует полуволновому отрезку линии, разомкнутой на конце), в ней образуются стоячие волны. Фазы (или направления) токов противоположны фазам основных токов антенны. Эти обратные по фазе токи будут вызывать уменьшение излучения в направлениях, перпендикулярных оси. Однако в других направлениях распределение может давать сложение токов, вследствие разницы длины путей волн. Дробление характеристики направленности антенн, длина которых больше длины волны, является важным фактором. Оно используется при конструировании телевизионных приемных антенн.
Направленные антенны и направленность действия одиночного вибратора

Теперь рассмотрим характеристики излучения сложной антенны, состоящей из нескольких простых антенн.