Колинеарная система и многорядная матричная антенна


Колинеарная антенная система состоит из линейных элементов, расположенных в линию, параллельную оси элементов, как показано на рис. 454 (справа). Элементы питаются синфазно. Расстояние между серединами отдельных элементов равно полуволне, а длина каждого элемента берется несколько меньше полуволны. Нагрузочная катушка или короткий отрезок коротко- замкнутой на конце линии, последовательно включаемые в середине каждого элемента, служат для настройки каждого элемента в резонанс. Характеристика излучения такой колинеарной антенны может быть получена методом умножения отдельных характеристик. Характеристики системы из четырех изотропных (ненаправленных) синфазно питаемых таких излучателей показаны в левой части (характеристика системы) рис. 454. Расчетная результирующая характеристика колинеарной антенны получается при умножении этой характеристики системы на характеристики направленности отдельных элементов и имеет такой вид, как на рис. 454, справа. В общем, она похожа на характеристику системы. Отличие заключается в полезном уменьшении вторичных или боковых лепестков. Показанная характеристика расположена в плоскости антенной системы. Например, если колинеарная антенна горизонтальная, то характеристика на рис. 454 является горизонтальной характеристикой. В плоскости, перпендикулярной линии системы, излучения от всех элементов суммируются по фазе во всех направлениях, и излучение оказывается ненаправленным, т. е. представляется окружностью. Трехмерная характеристика излучения колинеарной системы имеет форму диска. Она получается при вращении характеристики, изображенной на рис. 454, вокруг оси.
Колинеарная система и многорядная матричная антенна

Многорядная матричная антенна. Для связи между двумя пунктами и для многих других применений более желательна характеристика в виде луча или конуса, а не диска. Другими словами, требуется направленность излучения, как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскостях. Это может быть получено от нескольких горизонтальных колинеарных антенн, расположенных в вертикальной плоскости, как на рис. 455, а. Если смотреть на такую антенну сверху, увидим колинеарную антенну из нескольких элементов, горизонтальная характеристика которой в точности соответствует результирующей характеристике колинеарной антенны, показанной на рис. 454. Если смотреть вдоль антенны сбоку, будет виден ряд ненаправленных излучателей, расположенных по вертикали. В вертикальной плоскости характеристика этой антенны будет такой, как показанная в левой части рис. 454. Трехмерная характеристика многорядной антенны имеет вид двунаправленного луча или конуса (с небольшим «воротником», представляющим боковые лепестки).
Колинеарная система и многорядная матричная антенна

Однонаправленный луч можно получить при размещении позади многорядной антенны на расстоянии λ/4 отражающего экрана, как показано на рис. 455, б. Отраженное от экрана поле усиливает поле прямого излучения. Излучение в правую сторону проходит дополнительное расстояние в λ/2. Однако отражение опрокидывает фазу на 180°. Таким образом, в области справа от антенны фаза отраженной волны будет такой же, как и фаза основного излучения.
Действие экрана может быть понято из принципа зеркального отражения. Это сделано в следующем параграфе.