Параметры и характеристики симметричного электрического вибратора

Симметричным вибратором называется прямолинейная проволочная антенна, состоящая из двух зеркально симметричных по размерам и форме относительно центра половин, питаемых электрически симметричной линией.

Токи, протекающие в симметричных относительно центра точках такого вибратора, равны по величине и фазе и имеют одинаковое направление в пространстве. На рисунке 6.5 изображено распределение токов в плечах вибратора. Стрелками указано их направление для некоторого момента времени.

При теоретическом исследовании вибратора, прежде всего, следует установить закон изменения излучающих токов на его поверхности, т.е. решить внутреннюю задачу. После этого можно приступить к внешней задаче ‑ определению ДН вибратора и других параметров.

Строгое решение внутренней задачи для вибратора сводится к решению интегральных уравнений Галлена либо Поклингтона относительно неизвестного распределения тока на нем и является весьма сложной задачей. Однако для тонких вибраторов относительно хорошую точность дает подход, основанный на теории длинных линий.

Для тонкого вибратора распределение тока вдоль его длины оказывается близким к синусоидальному и симметрично относительно центра. Это распределение имеет вид стоячей волны с узлами на концах вибратора и в точках, отстоящих от концов на целое число полуволн. В точках вибратора с координатой z амплитуда тока описывается выражением

, (6.22)

где ‑ максимальное значение тока в вибраторе (ток в пучности стоячей волны); ‑ закон распределения тока по вибратору с длиной плеча l:

. (6.23)

В точках подключения генератора к вибратору (при z = 0) величина тока определяется выражением

(6.24)

В вибраторах конечной толщины распределение поля отличается от синусоидального тем, что в этом распределении отсутствуют чистые нули тока, уменьшаются расстояния между минимумами полуволн тока, эквивалентно укорачиваются длины волн.

Получим выражение для ДН симметричного вибратора. Для этого воспользуемся выражением для поля линейной антенны:

, (6.25)

где

, (6.26а) . (6.26б)

После преобразования соотношения (6.26б), получаем

. (6.27)

Представив подынтегральное выражение как сумму синусов разности и суммы аргументов, имеем

. (6.28)

Выражение для напряженности электрического поля вибратора в дальней зоне с учетом (6.28) принимает вид:

. (6.29)

Отсутствие в характеристике направленности угла j свидетельствует о том, что симметричный вибратор не обладает направленными свойствами в экваториальной плоскости.

Поскольку в дальней зоне вибратора имеются лишь компоненты и полей, то в любой точке пространства порожденное вибратором поле имеет линейную поляризацию.