Дипольная антенна

Содержание

Диполь герца
Короткий диполь
Метод наведенной эдс
Полуволновой диполь
Принципы и практика проектирования дипольный плата антенны
Радиационная стойкость
Рекомендации

Диполь герца

В Диполь Герца или же элементарный дублет относится к теоретической конструкции, а не к конструкции физической антенны: это идеализированный крошечный сегмент проводника, по которому проходит радиочастотный ток с постоянной амплитудой и направлением по всей его (короткой) длине; настоящую антенну можно смоделировать как комбинацию множества диполей Герца, проложенных встык.

Диполь Герца можно определить как конечный колебательный ток (в заданном направлении) ${ displaystyle Ie ^ {я { omega} t}}$ над крошечным или бесконечно малый длина ${ displaystyle delta ell}$ в указанной позиции. Решение полей от диполя Герца можно использовать в качестве основы для аналитического или численного расчета излучения антенн более сложной формы (например, практических диполей) путем формирования суперпозиция полей от большого количества диполей Герца, составляющих текущую диаграмму направленности реальной антенны. В зависимости от положения, взяв элементарные текущие элементы, умноженные на бесконечно малые длины ${ displaystyle I left ( mathbf {r} right) delta ell ~}$ , результирующий шаблон поля затем сводится к интеграл по пути антенного проводника (моделируется как тонкий провод).Для следующего вывода мы будем считать, что ток находится в $Z$ направление с центром в начале координат, где $х = у = г = 0$ , с синусоидальной временной зависимостью ${ Displaystyle е ^ {я { omega} т}}$ для всех понятных величин. Самый простой подход – использовать расчет векторный потенциал ${ Displaystyle mathbf {A} влево ( mathbf {r} right)}$ используя формулу для запаздывающий потенциал. Хотя ценность $mathbf {A}$ не уникален, мы ограничим его в соответствии с Датчик Лоренца, и предполагая синусоидальный ток на радианной частоте $омега$ замедление поля преобразуется просто в фазовый коэффициент ${ displaystyle e ^ {- ikr}}$ , где волновое число ${ displaystyle k = { frac { omega} {c}}}$ в свободном пространстве и $р$ – это расстояние между рассматриваемой точкой и началом координат (где мы предположили источник тока), таким образом ${ Displaystyle г = влево | mathbf {г} вправо |}$ . Это результаты^[34] в векторном потенциале $mathbf {A}$ на позиции $mathbf {r}$ только из-за этого текущего элемента, который, как мы находим, находится исключительно в $Z$ direction (направление тока):

{ displaystyle mathbf {A} left ( mathbf {r} right) = I delta ell { frac { mu _ {0}} {4 { pi} r}} e ^ {- ikr } { hat { mathbf {z}}}}

Смотрите про коптеры: Рейтинг гоночных квадрокоптеров | Экспресс-Новости

куда $mu _ {0}$ это проницаемость свободного пространства. Затем используя

{ displaystyle mu mathbf {H} = mathbf {B} = nabla times mathbf {A}}

мы можем решить для магнитного поля $mathbf {H}$ , и отсюда (в зависимости от того, что мы выбрали калибровку Лоренца) электрическое поле $mathbf {E}$ с помощью

{ displaystyle mathbf {E} = { frac { nabla times mathbf {H}} {я omega epsilon}}}

В сферические координаты мы нашли^[35] что магнитное поле $mathbf {H}$ имеет только компонент в $phi$ направление:

{ displaystyle H _ { phi} = i { frac {I delta ell} {4 pi}} left ({ frac {k} {r}} - { frac {i} {r ^ { 2}}} right) e ^ {- ikr} sin { left ( theta right)}}

а электрическое поле имеет компоненты как в $theta$ и $mathbf {r}$ направления:

{ displaystyle { begin {align} E _ { theta} & = i { frac { zeta _ {0} I delta ell} {4 pi}} left ({ frac {k} {r }} - { frac {i} {r ^ {2}}} - { frac {1} {kr ^ {3}}} right) e ^ {- ikr} sin { left ( theta right)} E_ {r} & = { frac { zeta _ {0} I delta ell} {2 pi}} left ({ frac {1} {r ^ {2}}} - { frac {i} {kr ^ {3}}} right) e ^ {- ikr} cos { left ( theta right)} end {align}}}

куда ${ displaystyle zeta _ {0} = { sqrt { frac { mu _ {0}} { epsilon _ {0}}}}}$ это импеданс свободного пространства.Это решение включает ближнее поле термины, которые очень сильны рядом с источником, но которые нетизлученный. Как видно из сопровождающей анимации, $mathbf {E}$ и $mathbf {H}$ поля, расположенные очень близко к источнику, сдвинуты по фазе почти на 90 °, поэтому вносят очень небольшой вклад в Вектор Пойнтинга по которому вычисляется излучаемый поток. Решение ближнего поля для антенного элемента (из интеграла с использованием этой формулы по длине этого элемента) – это поле, которое можно использовать для вычисления взаимное сопротивление между ним и другим соседним элементом.Для вычисления дальнее поле диаграммы направленности, приведенные выше уравнения упрощаются, поскольку только ${ frac {1} {r}}$ сроки остаются значительными:^[35]

{ displaystyle { begin {align} H _ { phi} & = i { frac {I delta { ell} k} {4 { pi} r}} e ^ {- ikr} sin { left ( theta right)} E _ { theta} & = i { frac { zeta _ {0} I delta { ell} k} {4 { pi} r}} e ^ {- ikr } sin { left ( theta right)} end {align}}}

Смотрите про коптеры: Передатчик RC-аппаратуры |

Таким образом, видно, что диаграмма поля в дальней зоне состоит из поперечной электромагнитной (ПЭМ) волны с электрическими и магнитными полями, расположенными под прямым углом друг к другу и под прямым углом к направлению распространения (направлению $mathbf {r}$ , поскольку мы предположили, что источник находится в начале координат). Электрическая поляризация в $theta$ направление, копланарно току источника (в $Z$ направление), а магнитное поле перпендикулярно этому, в $phi$ направление. Из этих уравнений, а также из анимации видно, что поля на этих расстояниях точно равны в фазе. Оба поля попадают согласно ${ frac {1} {r}}$ , при этом мощность падает согласно $frac {1} {г ^ 2}$ как продиктовано закон обратных квадратов.

Короткий диполь

Короткий диполь – это диполь, образованный двумя проводниками общей длиной L существенно меньше половины длины волны (½λ). Короткие диполи иногда используются в приложениях, где полный полуволновой диполь был бы слишком большим.

Их легко проанализировать, используя полученные результаты. ниже для диполя Герца – фиктивная сущность. Поскольку она короче резонансной антенны (на половину длины волны), ее импеданс в точке питания включает большую емкостное сопротивление требуя загрузочная катушка или другой согласующей сети, чтобы быть практичным, особенно в качестве передающей антенны.

Чтобы найти электрические и магнитные поля в дальней зоне, создаваемые коротким диполем, мы используем результат, показанный ниже для диполя Герца (бесконечно малый элемент тока) на расстоянии r от тока и под углом θ к направлению тока, как быть:[12]

{ displaystyle { begin {align} H _ { phi} & = i { frac {I_ {h} L , k} {4 pi , r}} e ^ {i , left ( omega , t , - , k , r right)} , sin ( theta) E _ { theta} & = zeta _ {0} , H _ { phi} = i { frac { zeta _ {0} , I_ {h} , L , k} {4 pi , r}} e ^ {i , left ( omega , t , - , k , r right)} , sin ( theta) end {align}}}

где радиатор состоит из тока ${ Displaystyle I_ {ч} , е ^ {я , омега , т}}$ на короткой длине L. ω – радианная частота (ω = 2πf) и k это волновое число ( $к = 2 пи / лямбда$ ). ζ₀ это импеданс свободного пространства ( ${ displaystyle zeta _ {0} приблизительно 377 { text {Ω}}}$ ), который представляет собой отношение электрического поля плоской волны свободного пространства к напряженности магнитного поля.Точка питания обычно находится в центре диполя, как показано на схеме. Ток вдоль плеч диполя приблизительно описывается как пропорциональный sin (kz) куда z расстояние до конца руки. В случае короткого диполя это по существу линейное падение от $I_ {0}$ в точке питания до нуля в конце. Следовательно, это сравнимо с диполем Герца с эффективный текущий я_час равняется среднему току по проводнику, поэтому ${ displaystyle I_ {h} = { tfrac {1} {2}} I_ {0}}$ . С этой заменой приведенные выше уравнения хорошо аппроксимируют поля, создаваемые коротким диполем, питаемым током $I_ {0}$ .Из рассчитанных выше полей можно найти излучаемую поток (мощность на единицу площади) в любой точке как величина действительной части Вектор Пойнтинга который дается ${ displaystyle { frac {1} {2}} mathbf {E} times mathbf {H} ^ {*}}$ . С E и ЧАС находясь под прямым углом и в фазе, мнимая часть отсутствует и просто равна ${ displaystyle { frac {1} {2}} E _ { theta} , H _ { phi} ^ {*}}$ с фазовыми множителями (экспонентами), отменяющими уход:

{ displaystyle S = { frac {1} {2}} E _ { theta} H _ { phi} ^ {*} = { frac {1} {2}} { frac { zeta _ {0} , I_ {h} ^ {2} L ^ {2} , k ^ {2}} {(4 pi r) ^ {2}}} , sin ^ {2} ( theta) = { frac { zeta _ {0}} {32}} , I_ {0} ^ {2} , left ({ frac {L} { lambda}} right) ^ {2} , { frac {1} {г ^ {2}}} , sin ^ {2} ( theta)}

Теперь мы выразили поток через ток в точке питания I0 и отношение длины короткого диполя L к длине волны излучения λ. Диаграмма направленности, заданная грехом2Видно, что (θ) подобен полуволновому диполю и только немного менее направлен.

Используя приведенное выше выражение для излучения в дальней зоне для заданного тока в точке питания, мы можем проинтегрировать по всем телесный угол для получения полной излучаемой мощности.

{ displaystyle P _ { text {total}} = { frac { pi} {12}} zeta _ {0} I_ {0} ^ {2} left ({ frac {L} { lambda} } right) ^ {2}}

Из этого можно сделать вывод радиационная стойкость, равной резистивной (действительной) части импеданса точки питания без учета составляющей из-за омических потерь. Установив п_общий к мощности, подаваемой в точке питания ${ displaystyle { frac {1} {2}} I_ {0} ^ {2} R _ { text {радиация}}}$ мы нашли:

{ displaystyle R _ { text {радиация}} = { frac { pi} {6}} zeta _ {0} left ({ frac {L} { lambda}} right) ^ {2} приблизительно left ({ frac {L} { lambda}} right) ^ {2} (197 Omega).}

Опять же, они становятся точными для L ≪ ½λ. Параметр L = ½λ независимо от того, эта формула предсказывает радиационную стойкость 49 Ω, а не фактическое значение 73 Ω применительно к полуволновому диполю.

Метод наведенной эдс

С использованием метод наведенной ЭДС получены выражения в замкнутой форме для обоих компонентов импеданса точки питания; такие результаты нанесены над. Решение зависит от предположения о форме распределения тока по проводникам антенны.

Для отношения длины волны к диаметру элемента более примерно 60 распределение тока по каждому элементу антенны длиной L / 2 очень хорошо приближен[34] как имеющие форму синусоидальной функции в точках вдоль антенны z, при этом ток достигает нуля на концах элементов, где г = ± L / 2, следующее:

{ Displaystyle I (Z) = A грех влево (к влево ({ tfrac {1} {2}} L- влево | г вправо | вправо) вправо)}

куда k это волновое число дано 2π/λ = 2πf / c и амплитуда А установлен в соответствии с заданной точкой движения, текущей при z = 0.

В случаях, когда можно предположить приблизительно синусоидальное распределение тока, этот метод решает полное сопротивление точки возбуждения в замкнутой форме с использованием интегральные функции косинуса и синуса Si (Икс)

и Ci (Икс). Для диполя полной длины L, резистивная и реактивная составляющие полного сопротивления управляющей точки могут быть выражены как:[36][b]

{ displaystyle { begin {align} R _ { text {dipole}} = { frac { eta _ {0}} {2 pi sin ^ {2} left ({ tfrac {1} {2 }} kL right)}} { Bigg {} gamma _ {e} ln (kL) - operatorname {Ci} (kL) {} & { tfrac {1} {2}} sin (kL) , { Big [} operatorname {Si} (2kL) -2 operatorname {Si} (kL) { Big]} {} {} & { tfrac {1} {2}} cos (kL) , { Big [} operatorname {Ci} (2kL) -2 operatorname {Ci} (kL) gamma _ {e} ln left ({ tfrac {1} {2}} kL right) { Big]} { Bigg }} X _ { text {диполь}} = { frac { eta _ {0}} {2 pi sin ^ {2} left ({ tfrac {1} {2}} kL right)}} { Bigg {} operatorname {Si} (kL) {} & { tfrac {1} {2}} cos (kL) , { Big [} - operatorname {Si} (2kL) 2 operatorname {Si} (kL) { Big]} {} {} & { tfrac {1} {2}} sin (kL) , { Big [} operatorname {Ci} (2kL) -2 operatorname {Ci} (kL) operatorname {Ci} left (2k { tfrac {a ^ {2}} {L}} right) { Big]} { Bigg }}, end {align}}}

куда а – радиус проводников, k – снова волновое число, определенное выше, η₀ обозначает импеданс свободного пространства: η₀≈377 Ом, и ${ displaystyle gamma _ {e} = 0,57721566 ...}$ это Постоянная Эйлера.

Полуволновой диполь

Анимация, показывающая напряжение

$V (х)$

(

красный

) и текущие

$Я (х)$

(

синий

) в основном из-за

стоячая волна

вдоль полуволнового диполя. Поскольку стоячие волны накапливают энергию, а не передают мощность, ток в них не совпадает по фазе с напряжением, а не совпадает по фазе на 90 °. Линия передачи прикладывает колебательное напряжение

${ displaystyle V _ { text {i}} cos omega t}$

между двумя антенными элементами, вызывающими синусоидальные колебания. Шаг напряжения питания увеличен для наглядности; типичные диполи имеют достаточно высокий

Добротность

что питающее напряжение намного меньше по сравнению со стоячей волной. Поскольку антенна питается на своей резонансной частоте, входное напряжение синфазно с током (синяя полоса), поэтому антенна представляет собой чистое сопротивление фидерной линии. Энергия от управляющего тока обеспечивает потерю энергии в антенне.

радиационная стойкость

что представляет собой энергию, излучаемую в виде радиоволн. В приемной антенне фаза напряжения на линии передачи будет обратной, поскольку приемник поглощает энергию антенны.

Полуволновая дипольная антенна состоит из двух четвертьволновых проводников, размещенных встык, общей длиной примерно L = λ / 2. Текущее распределение – это распределение стоячая волнаприблизительно синусоидальной формы по длине диполя, с узлом на каждом конце и пучностью (пиковый ток) в центре (точка питания):[13]

{ Displaystyle I (z) = I_ {0} cos { omega t} cos kz,}

куда k = 2π / λ и z бежит из -L/ 2 к L/2.

В дальней зоне это создает диаграмму направленности, электрическое поле которой определяется выражением[13]

{ displaystyle E _ { theta} = { frac { zeta _ {0} I_ {0}} {2 pi r}} { frac { cos left ({ frac { pi} {2} } cos theta right)} { sin theta}} sin {( omega t-kr)}.}

Фактор направленности cos [(π/ 2) cosθ] / грехθ почти не отличается от грехаθ применяется к короткому диполю, что приводит к очень похожей диаграмме направленности, как указано выше.[13]

Численное интегрирование излучаемой мощности ${ displaystyle {| E _ { theta} | ^ {2}} / {2 zeta _ {0}}}$ по всему телесному углу, как и для короткого диполя, получаем значение полной мощности P_общий излучаемый диполем током с пиковым значением I₀ как в форме, указанной выше. Деление P_общий на 4πR² поставляет поток на расстоянии R усредненный по всем направлениям. Разделение потока на θ = 0 в направлении (где он находится на пике) на расстоянии R от этого среднего потока, мы находим, что директивное усиление составляет 1,64. Это также можно напрямую вычислить, используя интеграл косинуса:

{ displaystyle G = { frac {4} { operatorname {Cin} (2 pi)}} приблизительно 1,64 ;}

(2,15 дБи)

(Обратите внимание, что интеграл косинуса Cin (x) – это не то же самое, что интеграл косинуса Ci (x). Обе MATLAB и Mathematica имеют встроенные функции, которые вычисляют Ci (x), но не Cin (x). См. Страницу Википедии на интеграл косинуса для взаимосвязи между этими функциями.)

Теперь мы также можем найти радиационное сопротивление, как и для короткого диполя, решив:

{ displaystyle P _ { text {total}} = { frac {1} {2}} I_ {0} ^ {2} R _ { text {радиация}}}

чтобы получить:

{ displaystyle R _ { text {радиация}} приблизительно 73,1 Omega.}

Используя метод наведенной ЭДС,[14] Действительная часть импеданса точки возбуждения также может быть записана через интеграл косинуса, что дает тот же результат:

{ displaystyle R _ { text {радиация}} = { frac { zeta _ {0}} {4 pi}} operatorname {Cin} (2 pi) = { frac { zeta _ {0} } {4 pi}} int _ {0} ^ {2 pi} { frac {1- cos ( theta)} { theta}} d theta приблизительно 73,1 Omega.}

Если полуволновой диполь приводится в действие в точке, отличной от центра, тогда сопротивление точки питания будет выше. Радиационная стойкость составляет обычно выражается относительно максимального тока, присутствующего на антенном элементе, который для полуволнового диполя (и большинства других антенн) также является током в точке питания.

Однако, если диполь запитан в другой точке на расстоянии Икс от максимума тока (центр в случае полуволнового диполя), то ток там не I0 но только я0 cos (kx). Чтобы обеспечить такую же мощность, напряжение в точке питания должно быть аналогичным повысился множителем 1 / cos (kx).

{ displaystyle R _ { text {feedpoint}} = { frac {R _ { text {радиация}}} { cos ^ {2} (kx)}} = { frac {73.1 Omega} { cos ^ {2} (kx)}}}

Это уравнение также можно использовать для дипольных антенн другой длины при условии, что Rрадиация был вычислен относительно текущего максимума, который равен нет обычно такой же, как ток в точке питания для диполей длиннее полуволны.

Обратите внимание, что это уравнение нарушается при подаче питания на антенну около текущего узла, где cos (kx) приближается к нулю. Действительно, импеданс точки возбуждения сильно возрастает, но, тем не менее, ограничен из-за квадратурных составляющих тока элементов, которые игнорируются в приведенной выше модели для распределения тока.[16]

Принципы и практика проектирования дипольный плата антенны

дипольдоскаантеннапринципы проектированияи практики

пожалуйста Нажмите чтобы получить наш диполь

Абстрактные:Эта статья описывает горизонтальную и вертикальную направленность функций дипольных плоская антенна, рассматриваются принципы по определению основных параметров и обсуждаются два часто используемых схем для получения вниз палате склонен главного лепестка и ноль очков отмены.Некоторые моменты, на которые следует обратить внимание при разработке системы указываются.

Дипольантеннасaотражательплита(далеечто собой представляетдиполь–доскаантенна)isшироко используетсяinвнутренние и международныерадио-и телепередачanантенна.высшийКоэффициент усиления антенны(четырехэтажноедвойнойдипольдоскаусиление антенныможет быть сделано8dB),широкая полоса пропусканияметрового диапазонаразвертываниеиз f0±50МГц,что собой представляетКСВгруппаКСВ≤1.05,дециметргруппаanантеннадлятелевизионных передачofмножественныйТелеканалы,горизонтальном направлениичто собой представляетКарта некруглостьможет быть сделано≤± 2dB,ипросты в установке, Отладкипростой,высокая эффективностьантенна.

Aдиполь–доскаантеннаФункция направленностифигура

1.1одинарнойдипольантеннаФункция направленности

　　　　　(1)
式中　　　　(1)
式中　 Дипольная антенна

горизонтальныйФункция направленности;Fv(Δ) =1 длявертикальныйФункция направленности;lдлячто собой представляетСуммаofчто собой представляетгенератор;λ – этодлина волны;θ – этоазимут;Δ – эточто собой представляетУгол наклона.
ДругойДлина рукиl,уровеньofдипольная антеннанаправленностьпоказано на рисунке 1.

t67-1.gif (3259 байт)

фигураaразличныйДлина рукиl,уровеньofдипольантеннаописания

Радио-и телепередачиonчто собой представляетвыборofчто собой представляетгенераторДлина рукиl,всенаправленныйдля того, чтобыполучатьвысшийусиление, Сохраняя при этомуровеньпринцип, Общийдолженукажитеl= (0.6~0.7)λ – это.Фактическое использованиеосцилляторадолженbeдлячто собой представляетрезонансной,что собой представляетГенеральнаягенераторфактическая длина10=0.95l.
вертикальныйдипольная антеннаФункция направленностиFv(Δ)=1Это означает, чтовертикальныйдипольантеннаописанияisaвращениеonчто собой представляетосьofчто собой представляетгенератор.
1.2одинарнойдипольдоскаантеннаФункция направленности
уровеньofчто собой представляетодинарнойдиполь–доскаантеннаФункция направленностиможет быть использованчто собой представляетметод изображенийполученныйизРисунок 2.

t67-2.gif (1324 байт)

Рисунок 2сaдипольная антеннаи еезеркалоотражатель

осиглядя внизчто собой представляетлиниядлячто собой представляетбесконечныйотражатель, Эточто собой представляетактивныйгенератор,что собой представляеттекущийвверхBегозеркало.Порезinчто собой представляетидеальныйдирижерповерхностьнапряженность электрического полявчто собой представляеткомпонентс нулевымграничные условия,что собой представляетнаправлениеofтекущее зеркалодолженbeвниз.Нчто собой представляетгенераторизчто собой представляетрасстояниеofчто собой представляетотражениеплита.
Для того, чтобы получитьчто собой представляетr13.gif(183байт)H-самолетв любой моментP, Источникгенератори еезеркалосоставлятьaпостоянной амплитудойинвертирующийдвойнойантенная решетка, коэффициент решеткиРежим

гдеφ = к (2Hcosθ) -πв качестве зеркалавчто собой представляеттекущийBвточка Ротставатьфаза;k= 2π/λ – эточто собой представляетсвободное пространствопостоянная распространения.
Умножитьbyчто собой представляетФункция направленностипринцип,что собой представляетуровеньofодинарнойдиполь–доскаантеннаФункция направленности

g67-4.gif (2659 байт) 　　　　　(2

Может быть видноиз приведенного выше уравнения,ролиofдеки,что собой представляетосновнойизлучениенаправлениеθ= 0°,что собой представляеторигиналНапряженность поляувеличивается2sin (KH)раз.
Декавполе излученияofчто собой представляетдипольная антенна, проходя через массивфакторf1,(я)=2sin(kHcosθ)учиться.Рисунок показывает 3g68-1.gif (262 байт)дляразличным значениямчто собой представляетмассивфакторf1 (θ)направлениеРис.

t68-1.gif (4654 байт)

Рисунок 3 Шаблон массива значений H / λ f1 (θ)На рисунке показано, независимо от g68-1.gif (262 байта) значение числа нулевых излучения в g68-2.gif (374 байт) направлении. Осциллятор от деки для той же длины волны λ, чем больше расстояние H, тем больше форма лепестка.
Для уменьшения боковых лепестков и нулю, и в то же время, чтобы гарантировать определенное инженерных коэффициент направлении, в общем g68-3.gif (651 байт) является целесообразным.
Одиночные дипольные пластины вертикально расположенные с коэффициентом f2 (Δ) можно использовать таким же образом, рисунок 4, прямое введение f2, (Δ) = 2sin (kHcosΔ)t68-2.gif (2076 байт)Рисунок 4 вертикально множитель решетки f2, (△) одну пластину дипольных антенн вертикальной направленности функции
g68-4.gif (1793 байт) (3)Два многоэтажных многогранная дипольных доске направленности антенной решетки функции2.1 Массив горизонтального поля излучения
Радио-и телепередачи, фактическое использование диполь-бортовой антенны состоит из нескольких дипольных платы многослойные дипольных антенной решетки доска, каждая пластина из двух или четырех дипольных. Антенная решетка на каждом четыре дипольных плата установлена на виде сверху показано на рисунке 5.t68-3.gif (2361 байт)Рисунок 5 четыре нагруженными дипольными бортовой антенны вид сверхуАнтенная решетка в дальней зоне до любой точки P по уровню напряженности поля EP (θ) и принципу суперпозиции, по вектору
g68-5.gif (1489 байт) (4)Где Ai – значения относительной амплитуды поля излучения антенны i заместителя; 14.gif (181 bytes) H (θ-εi) уровень функции направленности антенны с одним диполем; εi для направления основного излучения i-й антенны угол положительного направления оси x; φH i – координата оси i Заместитель начала оси антенны – опорный фазовый угол из-за разницы в траектории волн, вызванной пространством
φH i = kRcos (θ-εi)
R – начало отсчета расстояния диполя; рк я это входной ток фазового угла I-й антенна, любая одна антенны может быть таким же этаж вход опорного тока, впереди положительного лага является отрицательным.
Смещение боковые как показано на рисунке 6.t68-4.gif (2444 байт)Рисунок 6 четыре сбоку дипольных доски антенной решеткой сверхуРисунок 6 не трудно g68-6.gif (1004 байт)
Где р является смещением от центра генератора смещения.
Четыре костюмы диполь доски направленности антенной решетки в функции расчета показано на рисунке 5, принимая во внимание роль геометрической симметрии отражателя, фактически достаточно вычислить дипольный панелей A1, A2 в направлении первой диаграммы квадрант, который , может, остальное направлении схема квадранта, которые могут быть введены.
Текущие и другие части корпуса с фазовой подачей без учета фазовой функции f1 (θ), (4) можно упростить до
g68-7.gif (2872 байт)
g69-1.gif (2484 байт)
Режим относительной напряженности поля Ep (θ) (режим функции горизонтальной направленности)
g69-2.gif (2273 байт)
2.2 массива вертикального поля излучения
Для повышения направленности вертикального изображения, увеличить коэффициент усиления, охват, как уже упоминалось ранее, фактическое использование дипольного бортовой антенной решетки антенны каждого столбца в вертикальном направлении многоуровневыми ячейками антенны. Четырехэтажный одной стороне вертикальной антенной решетки показано на рисунке 7.t69-1.gif (2385 байт)Рисунок 7 четырехэтажное вертикальной антенной решеткой сверхуКак и в N-элемент антенны, показанной на рис 7, равноудаленных D центра, расположенных в той же линии равной амплитуды тока и тока фазы снизу вверх отставание бета последовательность арифметических массива антенн, известный как единый линейный антенны массива, массив фактор
g69-3.gif (2369 байт) (6)
Фактор решетки f3 (Δ) на влияние вертикального поля излучения можно обсудить на Рисунке 8.t69-2.gif (2872 байт)Рисунок 8 массива фактор f3 (△) модельЧтобы избежать вертикального направления лепестков решетки на рисунке, расстояние d между единичными антенными элементами обычно не превышает λ / 2.
Для такого равномерного вертикальной антенной решетки, вертикальные функции направленностиg69-4.gif (2727 байт) (7)
Рассмотрим, радио-и телевизионные антенны обычно используются механические и наклона слоев текущей амплитуды и фазы, начиная от кормов закон на свалку пучка и нулями. Механический наклон луча показано на рисунке 9. Вертикальное направление в этом случае напряженность поля излучения вычисляется путемt69-3.gif (2115 байт)Рисунок 9 Механический наклон фазовой пластины отставание картеg69-5.gif (1122 байт) (8)
Где g69-6.gif (418 байт) для функции вертикальной направленности i-го антенного элемента; δ – единица измерения механического наклона i-й антенны вниз; φvi для точки отсчета из-за разницы в траектории волн, вызванной пространством фазы излучения. Ниже слоя середины точка отсчета, угол наклона фазовой задержки пластины
g69-7.gif (899 байт) (9)
Где L – расстояние между слоями, l – высота диполя платы; Ai и φKi соответственно относительные значения амплитуды и фазы входного тока i-го антенного элемента.Антенна общий дизайн Следует отметить, что три дипольных доскиНомера для округлости по образцу 3.1 уровень
До уровня передающего поля излучения антенны вращающееся магнитное поле, и округлость горизонтальной диаграммы направленности существуют два различных концепций. Требования к радио- и телевизионной передающей антенне в горизонтальном направлении излучения, горизонтальная направленность, округлость ≤ ± 2 дБ, что важно отметить, что это одна из проблем в конструкции.
В качестве примера конструкции, показанного на рисунке 5, четыре костюма и другие части в центре антенной решетки с фазовой дипольной платой длина плеча генератора l = 0.7λ расстояние от генератора до отражающей пластины H = λ / 4 диполя были удалены от оси башни расстояния R 1λ, 1.2λ, 1.5λ, согласно уравнению (5) расчетный уровень диаграммы направленности, показанный на рисунке 10.t70-1.gif (4083 байт)Примечание: l = 0.7λ H = λ / 4
(А) R = 1λ (б) R = 1.2λ (в) R = 1.5λ
Рисунок Рисунок 10 5 уровень антенной решеткиКак видно из рисунка 10, приведенные выше параметры, чтобы соответствовать уровню округлости диаграммы направленности ≤ ± 2 дБ, индикаторы должны быть такими, чтобы R <1.2λ. Эта антенна метрового диапазона может быть трудно сделать, но для суб-метрового диапазона телевизионная антенна, в связи с ограничениями горизонтальном сечении башни тела, часто трудно достичь. В этом случае для того, чтобы повысить уровень направленного инженерных часто используется многоугольник передающей антенной решеткой. Методы проектирования можно найти в литературе [2].
3.2 вертикальное искажение шаблон
Когда слои представляют собой более однородную вертикальную антенную решетку, вертикальная диаграмма направленности в основном определяется коэффициентом решетки (6) f3 (Δ). (6) может быть выведено из направлении максимального угла излучения шага
Δmax = sin-1β / kd  (10)
Слои тока при одинаковой фазовой подаче, бета = 0 ° угол излучения Δmax = 0 °  направление основного излучения вертикальной вертикали башни, называемое радиометрией положительной стороны.
бета <0 ° , то есть текущая фаза восходящих слоев антенной решетки перед фазовым углом, Δmax <0 °, основным излучением в направлении наклона.
бета> 0 °, т.е. восходящие слои антенной решетки текущей фазы отстают на фазовый угол, Δmax> 0 °, основное излучение направлено вверх.
Особенно, когда β = kd, когда дальний свет направлен перпендикулярно земле, в решетку торцевого огня.
Слои текущие неидеальных фазе, который подвержен. Между главным трубки подачи, между суб-фидерных электрических неравной длины, дизайн длина суб-фидерных для достижения цели луч свалка, но фактическое строительство ошибки сборки и т.д., сделать вертикальное направление на рисунке искажений.
Рисунок 11 это схема конфигурации антенны и кабельных систем в FM-антенну для преобразования Хуаншань 701 1993. Два 10 кВт FM-передатчик рабочей частоты от центральной частоты f1 = 91.5 МГц, f2 = 103.6 МГц,  дизайн центральной частоты F = 100 МГц, Вся конструкция антенны и системы питания окружена дипольной платой в виде пар из двух пар, питаемых четырьмя слоями, каждая конструкция дипольной платы для двойного диполя, расстояние между диполем d = λ / 2. Стороны боковой вид, показанный на рисунке 12.t70-2.gif (6663 байт)Рисунок 11 дуплекс вдвойне кормили FM антенной и кабельной системы схемой конфигурацииt70-3.gif (2358 байт)Рисунок 12 четыре слоя дипольных антенны Просмотр стороне доскиУстановка и ввод в эксплуатацию стоячей волны, измеренной в двух основных подающих трубопроводах на входе, чем WSR ≤ 1.05, по объективным причинам, две основные геометрии подающих труб, такие как длительная обработка, сделаны только в конструкции фактического эффекта преобразования очень Плохо.
Позднее на сетевой анализатор MA3620 тех пор, пока два основных трубки подачи электрического повторного Результаты испытаний показаны в таблице 1.Таблица 1 основной фазе трубки подачи электрической результаты испытаний
Центральная частота основной трубы подачи подающую трубку 2 основной подающей трубки
100 МГц 21 ° 332.2 ° 311.2 °Как видно из таблицы 1, двухуровневое запаздывание по фазе с питанием от тока по сравнению с нижними слоями составляет 311.2 ° / 2 = 155.6 °. Верхний и нижний уровни были эквивалентны для единичного осциллятора, шаг D = 4d = 2λ. Подставляя (10)
g70-1.gif (1654 байт)
Антенная решетка основной ширины доли g70-2.gif (1361 байт)
Это показывает, что степень тяжести основного пучка перевернутой.
Для достижения основной трубы подачи и амплитудно-фазовой корма, основной 2 подающей трубки были сокращены. Укоротить длину
Δ l = λε = 155.6 ° / 360 °
Где g70-3.gif (489 байт) длина волны основной подающей трубки; f0 = 100 МГц, c = 3 × 108 м / с, скорость света; εr = 1.08 Тип СЮЙ-50-80-3 магистральный Диэлектрическую проницаемость питающей трубы в конкретных данных следует рассматривать как Δ l = 1.25 м. Теперь долгих два 91.5 МГц, измеренной напряженности поля приведены в таблице 2.Таблица 2 F = 91.5MHz основной трубы корма и так далее задолго до и после области результатов измерения напряженности
Бассейн ворот Qimen Yi Сиань, Хуаншань район
Такие, как давно / DB 18 23 66 68
46 53 74 77″>Например, длинный / дБ,> 46 53 74 774 свалку пучка и нулямиДля того, чтобы расширить охват радио и телевидение, как правило, за счет увеличения мощности передатчика, возведение высокой передающей антенны достичь, но  Как отмечалось ранее, скорость с фазой кормили многослойные дипольных антенн платы сферической поверхности, так что если первичный наклон луча света, дальнего поля основного пучка в расчетный диапазон не может касаться земли, энергия излучения значительная часть попадет в эфир потерь, которые вливаются в зонтик из причин является основной луча. Дальний свет угол наклона формуле
g71-1.gif (671 байт)
Формула θH наклона вниз; Высота центра антенны HT от земли.
Обычные высокомощные агрегаты принимают θH ≤ 3 °, альпийские агрегаты должны быть больше.
Чтобы улучшить прочность прием области дальнего поля, увеличить коэффициент усиления, тот же мощности передачи, проект широко используемый метод решить увеличением слоев антенны. Тем не менее, антенная решетка, чем больше слоев, хотя коэффициент направленного увеличивается, но вертикальном направлении главного лепестка более узкие, боковые лепестки увеличение, ноль увеличения. Что приводит к образованию стартового комплекса около нуля излучения с больше. Таким образом нулями предназначена мульти-передающей антенны следует считать одним из вопросов.
Луч по падению и нулями, но результат будет идеальным и легкая установка и ввод в эксплуатацию, как правило, одинаковую амплитуду, начиная фаза загрузки и механических наклон луча.
В пределах от 4.1 метода постоянной фазы амплитуды кормов
Для дипольных бортовой антенны слоев подается сайтов, начиная от фазного тока можно регулировать в соответствии с уравнением (10), основное направление излучения вертикальной диаграммы направленности. Как отмечалось ранее, для того, чтобы главный луч был наклонен вниз, все β <0, что означает, что они заставляют верхние слои тока антенны опережать фазу, то есть нижнюю задержку.
Равномерное вертикальную амплитуду антенной решетки и фазы, угол наклона может быть использован (10) для вычисления вертикального антенной решетки фрагментов размером от подачи разности фаз, угол наклона может быть использован (8) порядка, Ai = 1, δ i = 0, получен численный расчет.
В пределах от равного амплитудно-фазовых корма может также играть 0: 00 заполнить роль. Равномерное амплитуды и фазы вертикальной антенной решетки, например, вертикальные функции направленности g71-2.gif (2108 байт) (11)
β = 0 ° основное излучение угол Δmax = sin-1 (beta / kd) = 0 °, ширина главного лепестка 2Δ0.5 = 0.88λ / nd, максимальное относительное значение напряженности поля излучения
E (Δmax) = nsin (кГн)  (12)
Нулевая точка излучения уравнением (11) молекулы равен нулю, а знаменатель не равен нулю для получения
Δ0 = ± π / 2 и Δ0 = sin-1 (Kλ / nd)
(K ∈ ненулевое целое)  (13)
Количество нулей в первом квадранте
К ≤ nd / λ 
(К, взять небольшое положительное целое число)  (14)
Подробнее о стиле видимого равномерного линейная антенная решетка п слоев, чем больше расстояние D между осциллятором, чем выше частота, больше нуля.
beta <0 °  главный луч вниз по углу основного излучения Δmax = sin-1 (beta / kd) (15)
Относительные значения максимальной излучаемой поля
g71-3.gif (1198 байт) (16)
То же самое может быть получена нулевой
Δ0 = ± π / 2 и Δ0 = sin-1 (Kλ / nd β / kd)
(K ∈ ненулевое целое)
Количество нулей в первом квадранте
К ≤ nd / λ (1-β / кд)
(K взять небольшой положительное целое число)  (17)
Из (13) в (11) можно получить вертикальную решетку β = 0 ° нулевого уровня увеличения напряженности поля. Однако уравнения (12) и (16) можно увидеть в случае H ≤ λ / 4, сильное ослабление основного поля излучения, что означает, что это 0:00 заполняется за счет полученного максимального усиления. (15) показывает, величина падения в основном пучке относительно значительны. Кроме того, амплитуда и фаза отличие этого и других методов может заполнить амплитуды и фазы кормили первого, второго нулю, но он будет генерировать новое нулю, см. (17). Инженерные, часто в диапазоне от разности фаз для достижения луч по падению и нулями.
Это нулевое заполнение, и его механизм заключается в использовании слоев с разной фазой подачи, так что слои вектора электрического поля β = 0 ° равномерного вертикального массива нуля при образовании ненулевого перекрытия в то же время давления из-за направление верхних слоев первичного излучения Нижняя башня вертикальной и перпендикулярной слоям вектора напряженности электрического поля накладывается результаты демпинга при направлении максимального излучения.
4.2 механический наклон луча и нулями
Этот метод используется на радио и телепередач является относительно более. Что процесс сборки дипольной платы, использование механических методов, будет на первой и второй дипольной пластине вниз, наклоните плату в направлении основного излучения и горизонтальном направлении, чтобы сформировать отрицательный угол между δ.
Четырехъярусная двухдипольная плата FM-антенны и другие площадки с аналогичным питанием, расчетная центральная частота f = 100 МГц (λ = 3 м), расстояние между генераторами d = λ / 2 этажа 2d = λ, дипольная плата самого высокого уровня δ = 15 ° механический наклон вниз, проработанный промежуток между слоями, и его структура показана на рисунке 13.t72-1.gif (2543 байт)Рисунок 13 верхней наклонной четыре слоя двойного дипольных бортовой антенны Структура массиваФункция вертикальной направленности начала системы координат xz, расположенная в средней точке второго слоя A2, слои разности хода волн являются началом координат в качестве эталона, за исключением f2 (Δ) и фазовой функции двойного диполя платы, перечисленных
g72-1.gif (7098 байт) (18)
Где k = 360 ° / λ = 360 ° / 3 = 120 ° для постоянной распространения;
f1 (Δ) = 2sin (90 ° cosΔ) cos (90 ° sinΔ) функция вертикальной направленности двойного диполя и платы;
f2 (Δ) = 1 2 cos (360 ° sinΔ) плата для следующего коэффициента трехдипольной решетки;
α = 120 ° (5.9sinΔ-0.4cosΔ) является самым высоким слоем начала координат в качестве эталона из-за разности хода волн, вызванной фазовым углом запаздывания.
Средняя точка координат (X, Z) является самым высоким уровнем
g72-2.gif (2590 байт) (19)
Модуль вертикального функции направленности
g72-3.gif (2325 байт) (20)
Очевидно, что верхний слой для механического наклона вниз превратить (19) δ = 0 в (18) может быть организован
| FV ‘(Δ) | = 8sin (90 ° cosΔ) cos (90 ° sinΔ) × cos (180 ° sinΔ) cos (360 ° sinΔ) (21)
(21) выпрямляемый победитель направление излучения Δmax = 0 °  режим максимальный
| FV ‘(0 °) | max = 8, = 14.48 ° и ноль Δ01, Δ02 = 30 °, Δ03 = 48.59 °, Δ04 = 90 °
Второй нулю в наклона массива вертикальных функции направленности (20), можно получить g72-10.gif (1136 байта), первый, второй нуля до максимального значения вертикальной массив
g72-6.gif (2467 байт)
Наклонный массив | 14.gif (181 bytes) V ‘(0 °) | = 7.36, Δ ≈ 2.8 °, функция направленности пресс-формы для получения максимального
| FV ‘(2.8 °) | макс = 7.66
Это означает, что наклон решетки дальнего света составляет около 2.8 °, в то время как усиление и значение вертикального по сравнению с уменьшением
g72-8.gif (1973 байт)
Вертикальном направлении, как показано на рисунке 14.t72-2.gif (4230 байт)Рисунок 14 четырехэтажное двойных дипольных антенн FM плате вертикальную диаграмму направленностиНапример, на свалку может быть достигнута при механическом луч падению, но не формирование относительно большим наклоном, но и получить капли основное направление излучения, нулями с относительно большой амплитудой.
Таким образом, обсуждение проектов для того, чтобы получить относительно большое свалки пучка и идеальным нулевым заполнением эффект, как правило, сочетание этих двух методов использовать общий метод расчета может быть использован (8).

пожалуйста Нажмите чтобы получить наш диполь

Наш другой продукт:

Радиационная стойкость

Если кто-то знает диаграмму направленности излучения в дальней зоне из-за заданного тока антенны, то можно вычислить радиационная стойкость напрямую. Для указанных выше полей, обусловленных диполем Герца, мы можем вычислить поток мощности в соответствии с Вектор Пойнтинга, что дает мощность (усредненную за один цикл):

{ displaystyle langle mathbf {S} rangle = { frac {1} {2}} { mathfrak {Re}} left ( mathbf {E} times mathbf {H} ^ {*} верно).}

Хотя это и не обязательно, но проще всего выполнить следующее упражнение в целом. $р$ где выражения дальнего поля для $mathbf {E}$ и $mathbf {H}$ подать заявление. Рассмотрим большую сферу, окружающую источник радиуса $р$ . Мы находим, что мощность на единицу площади, пересекающей поверхность этой сферы, находится в ${ displaystyle { hat { mathbf {r}}}}$ направление согласно:

{ displaystyle left langle mathbf {S} _ { mathsf {r}} right rangle = { frac { zeta _ {0}} {2}} left ({ frac { left | I right | k delta ell} {4 { pi} r}} right) ^ {2} sin ^ {2} theta}

Интеграция этого потока по всей сфере приводит к:

{ displaystyle { begin {align} P _ { text {net}} & = int _ {0} ^ {2 pi} ! ! int _ {0} ^ { pi} langle mathbf {S} _ { mathsf {r}} { rangle} r ^ {2} sin { theta} d { phi} d theta & = { frac { zeta _ {0}} { 12 pi}} left ( left | I right | k delta ell right) ^ {2} = { frac { pi zeta _ {0}} {3}} left ( left | I right | { frac { delta ell} { lambda}} right) ^ {2} end {align}}}

куда $lambda = 2 pi / k$ длина волны в свободном пространстве, соответствующая радианской частоте $омега$ . По определению радиационная стойкость ${ displaystyle R _ { text {rad}}}$ умноженное на среднее квадрата текущего ${ displaystyle { frac {1} {2}} left | I right | ^ {2}}$ это чистая мощность, излучаемая этим током, поэтому приравнивая приведенное выше к ${ displaystyle { frac {1} {2}} left | I right | ^ {2} R _ { text {rad}}}$ мы нашли:

{ displaystyle R _ { text {rad}} = { frac {2 pi} {3}} zeta _ {0} left ({ frac { delta ell} { lambda}} right) ^ {2}.}

Этот метод можно использовать для вычисления сопротивления излучения любой антенны, диаграмма направленности в дальней зоне которой была найдена с точки зрения определенного антенного тока. Если пренебречь омическими потерями в проводниках, сопротивление излучения (рассматриваемое относительно точки питания) идентично резистивной (реальной) составляющей импеданса точки питания.