ПРИЛОЖЕНИЕ 4.
СИНФАЗНАЯ ГОРИЗОНТАЛЬНАЯ АНТЕННА
Синфазная горизонтальная антенна (рис. П4.1,а) представляет собой антенную решетку, состоящую из n этажей (рядов) по m излучателей в каждом этаже. Излучателями решетки являются симметричные вибраторы. Антенная система состоит из симметричных полуволновых вибраторов с расстоянием между ними, равным λ/2. Для создания однонаправленного излучения антенна снабжается рефлектором, представляющим собой точную копию полотна антенны и расположенным на расстоянии dАР от антенны (рис. П4.1,б). Рефлектор может быть как активным, так и пассивным.
|
Исходными данными для расчета основных параметров антенн являются: длина волны 
, мощность излучения 
, КНД (D) или ширина диаграммы направленности в вертикальной плоскости 
и в горизонтальной плоскости 
.
Порядок расчёта геометрических размеров и электрических
параметров антенны.
1. При наличии активного рефлектора вычисляется количество вибраторов решетки излучателей:
а) При заданном КНД антенны
N = m×n = (0,32…0,34)D, (П4.1)
учитывая влияние Земли, полученное количество вибраторов уменьшается в 2 раза.
Расположение вибраторов в решетке выбирается из условий согласования. В этом случае рассчитывается примерное сопротивление излучения антенны
. (П4.2)
Определяется ток в пучности на вибраторе
. (П4.3)
Рассчитывается радиус вибратора
, (П4.4)
где Екр = (6000…8000) В/см – критическая напряженность поля на поверхности вибратора.
Волновое сопротивление вибратора вычисляется по формуле
. (П4.5)
Полное входное сопротивление антенны вычисляется по формуле
. (П4.6)
Выбирается тип фидера для питания отдельных секций решетки. Обычно это открытый двухпроводный фидер с волновым сопротивлением 200…500 Ом. По волновому сопротивлению фидера WФС рассчитывается количество вибраторов в ряду
, (П4.7)
для упрощения системы питания решетки целесообразно выбрать число m=2р, р = 1, 2, ... , а затем число рядов n = N / m.
б) При заданной ширине ДН количество рядов решетки излучателей определяется по формуле
. (П4.8)
Количество вибраторов в ряду рассчитывается аналогично
, (П4.9)
для упрощения схемы разводки мощности целесообразно выбрать число m = 2p, р = 1, 2, ...
2. Выбирается расположение решетки излучателей в пространстве.
Для антенн декаметрового диапазона высота подвеса нижнего ряда вибраторов выбирается в пределах Н = ( 0,5 ... 1,0)λ. Высота подвеса центра антенны над поверхностью Земли равна
. (П4.10)
Расстояние между антенной и активным рефлектором выбирается равным
. (П4.11)
3. Рассчитываются активная и реактивная составляющие взаимного сопротивления вибраторов антенны
(П4.12)
и
, (П4.13)
где 
, 
- взаимное активное и реактивное сопротивления между р-м и q-м вибраторами; 
, 
– взаимное активное и реактивное сопротивления между р-м вибраторам и зеркальным изображением q - го вибратора.
Сопротивления , , , определяются по табл. П18.1, П18.2 (см. Приложение 18). Расстояние между осями вибраторов d и смещение концов плеч вибраторов h кратно половине длине волны, т. е. 
. Следовательно, значения , , , определяются как функции аргументов
; 
;
; 
,
4. Рассчитывается активная и реактивная составляющие взаимного сопротивления между антенной и рефлектором
(П4.14)
И
(П4.15)
где , - активная и реактивная составляющие взаимного сопротивления между р-м вибратором и q-м вибратором рефлектора; , – активная и реактивная составляющие взаимного сопротивления между р-м вибратором и зеркальным изображением q – го вибратора рефлектора.
Сопротивления , , , определяются аналогично взаимным сопротивлениям вибраторов антенны (см. п. 3). Исключение составляет лишь определение расстояния d между осями вибраторов, в данном случае равное
и 
для случая зеркального изображения вибратора рефлектора. Следует отметить, что данные табл. П18.1, П18.2 приведены для значений d и h кратных 0,5λ. Для иных значений d следует выбрать среднее или ближайшее табличное значение сопротивления по табл. П18.1, П18.2. Для значений d и h больших 3λ взаимным влиянием вибраторов антенны и рефлектора можно пренебречь и считать, что 
; 
.
5. Рассчитывается полное сопротивление излучения антенны
,
. (П4.16)
6. Определяется ток в пучности на вибраторе
. (П4.17)
7. Рассчитывается радиус вибратора
. (П4.18)
где Екр = (6000...8000) В/см.
8. Определяется волновое сопротивление вибратора по формуле (П4.5).
9. Рассчитывается величина укорочения вибраторов
. (П4.19)
10. Определяется длина вибратора
. (П4.20)
11. Вычисляется наведенное реактивное сопротивление вибратора
, (П4.21)
где 
- длина вибратора; 
.
12. Корректируется значение волнового сопротивления вибратора
. (П4.22)
13. Рассчитывается входное сопротивление двух полуволновых вибраторов
. (П4.23)
14. Рассчитывается входное сопротивление секции антенны
. (П4.24)
15. Определяется входное сопротивление всей антенны
. (П4.25)
16. По вычисленным значениям Rвх1, RвхС, RвхА подбираются волновые сопротивления фидеров. Диаметр проводов фидеров dФ выбирается в пределах 3…6 мм. Для двухпроводного фидера расстояние между проводами Dф определяется из формулы
. (П4.26)
17. Определяется коэффициент затухания фидера
, дБ/м (П4.27)
где К1= 1,05…1,35; dф- диаметр провода в см; l– длина волны в м; s– объемная удельная проводимость проводников (для меди равна 5ּ107 См/м).
18. Рассчитывается коэффициент бегущей волны для различных участков фидерного тракта
, (П4.28)
где Г - коэффициент отражения, равный 
19. Рассчитывается максимально допустимая мощность, передаваемая по фидеру
, (П4.29)
где Екр = (6...8)×105 В/м.
20. Определяется коэффициент полезного действия фидера
, (П4.30)
где 
– длина участка фидера в м; значение коэффициента затухания α в формулу (П4.30) подставляют в Нп/м (α [дБ/м] = 8,69α [Нп/м]).
21. Рассчитываются диаграммы направленности антенной решетки в вертикальной 
и горизонтальной 
плоскостях.
, (П4.31)
.
22. Производится конструктивный расчет разводки схемы питания антенны и активного рефлектора.
23. Определяется КПД антенно-фидерной системы
, (П4.32)
где 
.
