78

Вместо эффективной длины для несимметричных вибраторов вводят эффективную высоту . Несимметричные вибраторные антенны, если их размеры малы, работают в режиме, далеком от резонанса, поэтому их входное сопротивление является комплексным с емкостным характером реактивной и небольшим значением активной составляющей.

На высоких частотах несимметричные вибраторы чаще всего применяются в качестве бортовых антенн различных транспортных средств, включая летательные аппараты. С целью уменьшения аэродинамического сопротивления они имеют эллиптическое поперечное сечение и наклонное положение по отношению к корпусу носителя. Широкое распространение несимметричные вибраторы получили в качестве антенн портативных радиостанций гражданской связи диапазона 27 МГц (Си-Би). На низких частотах они применяются в качестве радиопередающих антенн диапазонов ДВ и СВ.

Вибраторы с расширенным частотным диапазоном

Полуволновой укороченный (настроенный в резонанс) вибратор имеет относительную полосу пропускания по входному сопротивлению

, (7.21)

где определяется по формулам (7.13) или (7.14).

Как следует из (7.21), для расширения полосы необходимо увеличивать входное сопротивление и уменьшать волновое сопротивление. Необходимо также компенсировать изменение реактивной составляющейпри изменении частоты.

• Уменьшение волнового сопротивления .

Из формул (7.13), (7.14) для следует, что для уменьшениянадо увеличивать поперечные размеры (радиус) вибратора. С этой целью плечи вибраторов выполняют в виде «толстых» цилиндров или конусов. Однако с увеличением радиуса возрастают торцевые емкости. Для их снижения концы вибраторов делают коническими или полусферическими, что одновременно улучшает согласование. Плечи вибраторов могут быть также в виде плоских секторов различной формы (рис. 7.12). У вибраторов с пониженным волновым сопротивлением и более плавное измененияс частотой.

В метровом диапазоне для уменьшения веса и парусности вибраторы выполняют из отдельных проводников, расположенных по образующей цилиндрической поверхности (рис. 7.13). Подобная антенна получила название вибратора Надененко.

Рис. 7.12 Вибраторы с пониженным волновым сопротивлением

Рис. 7.13  Вибратор Надененко

Биконический вибратор, образованный двумя обращенными друг к другу вершинами металлическими конусами, является широкополосным как по входному сопротивлению, так и по форме диаграммы направленности. Для него

, (7.22)

где w – волновое сопротивление среды,  – половина угла при вершине конуса.

В монографии [12] приведены результаты расчетов ДН и входного импеданса биконических вибраторов. Некоторые из результатов показаны на рис.7.14 и 7.15. На рис. 7.14 изображены ДН симметричного биконического вибратора при противофазном, как и у обычного вибратора, возбуждении его плеч; а – длина плеча. Как и у обычного вибратора, ДН

симметричны относительно оси антенны, поэтому их левые части на

рис. 7.14 опущены. Видно, что наиболее диапазонными в смысле сохранения формы ДН являются вибраторы с углами раскрыва . На рис. 7.15 приведены зависимости активной (сплошная линия) и реактивной (пунктир) составляющих входного импеданса антенны от электрической

Рис. 7.14 Диаграммы направленности симметричной биконической

антенны при противофазном возбуждении плеч: компонента Е_

длины ka ее плеч, изменяемой в пределах от 0 до 9. Штрих – пунктиром показано волновое сопротивление соответствующей биконической линии(ka  ).Точками на рис. 7.14 и 7.15 нанесены экспериментальные результаты.

Рис. 7.15 Входной импеданс симметричной биконической антенны

при противофазном возбуждении плеч

• Увеличение входного сопротивления .

К вибраторам с более высоким значением входного сопротивления относятся петлеобразные вибраторы. Ветвей может быть несколько. Для петлеобразного вибратора из ветвей имеет место соотношение

, (7.23)

где – входное сопротивление одной ветви в виде линейного вибратора. Соотношение (7.23) вытекает из формулы . Действительно, если ток разветвляется наветвей и если эти ветви одинаковы, то амплитуда тока в каждой ветви равна. Тогда при неизменной подводимой мощностивходное сопротивлениедолжно возрастать пропорционально. Из условия равенства мощностей, подводимых к петлеобразному и линейному вибраторам, и следует формула (7.23).

• Компенсация реактивной составляющей

У полуволновых вибраторов компенсация может осуществляться посредством включенного параллельно четвертьволнового короткозамкнутого шлейфа, который также называется шунтом. Некоторые конструкции симметричных вибраторов с шунтовым питанием уже были рассмотрены.

На рис. 7.16, а показана конструкция несимметричного петлеобразного вибратора с шунтом. Один конец вибратора замкнут на экран. Шунт приводит к увеличению эквивалентной толщины вибратора, что дает уменьшение и расширение частотного диапазона. Несимметричный вибратор с приподнятой точкой питания изображен на рис. 7.16,б. Емкостная реактивная часть входного сопротивления антенны в точках а и b (разомкнутый на конце отрезок линии длиной )компенсируется последовательно включенным с ним (относительно земли) индуктивным сопротивлением нижней части вибратора (короткозамкнутый отрезок линии длиной ). Подбирая диаметр вибратора и размеры l₁ и l₂, можно получить 10 – 15 % полосу пропускания антенны.

Рис. 7.16 Несимметричные вибраторы с расширенной полосой частот