Hесиметричhий вертикальhий вібратор

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к антенной технике и может быть использовано в качестве излучающего элемента антенных решеток и других антенн вертикальной поляризации различного назначения в коротковолновом диапазоне и на волнах большей длины. Известна вибраторная антенна, запитываемая коаксиальным фидером "четверть волновым стаканом" [1]. Четвертьволновой стакан представляет собой закороченную на нижнем конце трубку длиной надетую на конец коаксиального кабеля, связанного с вибратором. Такой стакан является металлическим изолятором и препятствует затеканию тока на наружную оболочку коаксиального кабеля. Это способствует согласованию волнового сопротивления фидера с входным сопротивлением вибратора и улучшает режим работы антенны. Недостатком этого аналога является то. что он имеет низкий коэффициент усиления, особенно при расположении такой антенны на малой высоте над землей. В качестве прототипа выбран несимметричный вертикальный вибратор с пониженным волновым сопротивлением [2]. Питание такого вибратора осуществляется коаксиальным фидером снизу. Вибратор изолирован от земли и его нижний конец связан с внутренней жилой питающего коаксиального кабеля, а наружная оплетка вибратора обычно превышает половину длины волны. Недостатком прототипа является то, что он имеет низкий коэффициент усиления и создает малую напряженность поля, особенно в секторе малых углов места над землей. Задачей изобретения является увеличение коэффициента усиления и поля излучаемых радиоволн несимметричного вертикального вибратора, расположенного на поверхности земли. Задача изобретения достигается благодаря тому, что в несимметричном вертикальном вибраторе, связанном с коаксиальным фидером питания и изолированном от земли, предусмотрены следующие отличия: верхний конец вибратора связан с внутренней жилой питающего коаксиального фидера, а длина вибратора не превышает, четверти длины волны. Техническая сущность и принцип действия предложенного устройства поясняются рисунком на фиг.1, где представлен схематический чертеж предлагаемого несимметричного вертикального вибратора и показано распределение тока подлине вибратора. Предложенное устройство содержит следующие основные элементы: несимметричный вертикальный изолированный от земли вибратор 1, выполненный в виде металлической трубы, которая закреплена на диэлектрической трубе мачте 2, установленной на поверхности земли 8, коаксиальный фидер питания 3 с четвертьволновым стаканом 6, установленный внутри диэлектрической трубы - мачты 2; небольшой по сравнению с длиной вибратора металлический проводник 7, связанный с наружной оплеткой коаксиального фидера 5. Внутренняя жила 4 коаксиального фидера 3 связана с верхним концом вибратора 1. Четвертьволновый стакан б и металлический проводник 1 служат для обеспечения согласования волнового сопротивления ко-4 аксиального фидера 3 с входным сопротивлением вибратора 1 и улучшают режим работы питающей линии. Наличие элементов 6,7 не обязательно и в приемном вибраторе их можно не использовать. Принцип действия предложенного устройства поясняется следующим. Так как запитка вибратора осуществлена сверху, то распределение амплитуд тока по вибратору определяется следующим соотношением где - максимальное значение амплитуды тока; - длина волны; - расстояние вдоль вибратора снизу-вверх. При длине вибратора максимальное значение тока будет на верхнем конце вибратора, а на нижнем конце вибратора ток всегда равен нулю. У прототипа запитки вибратора осуществлена снизу и распределение амплитуд тока вдоль вибратора-прототипа будет где - длина вибратора. При длине вибратора максимальное значение амплитуды тока будет на нижнем конце вибратора-прототипа, а на верхнем конце вибратора ток всегда равен нулю. Проведем сравнительную оценку предложенного вибратора и прототипа по величине излучаемого поля радиоволн над землей при одинаковых значениях максимальной амплитуды тока и одинаковой длине вибраторов Напряженность поля радиоволн предложенного вибратора определяется следующим выражением (3) где - дальность до точки наблюдения над землей; - угол места точки наблюдения; - волновое число. При этом учитывалось влияние земли на поле радиоволн в точке наблюдения и приближенно полагалось, что коэффициент отражения радиоволн от земли равен -1. Напряженность поля радиоволн вибраторапрототипа над землей будет Сопоставление выражений (3), (4) показывает, что напряженность поля, создаваемая предложенной антенной, почти вдвое больше, чем у антенны прототипа. Это можно видеть из графиков, представленных на фиг.2, где показаны угломестные зависимости относительных напряженностей поля предложенной антенны над землей в четыре раза выше, чем у прототипа при одинаковой длине вибраторов и одинаковых значениях максимальных значений тока Это свидетельствует о том, что предложение обеспечивает решение поставленной задачи изобретения. Достигнутый положительный эффект физически объясняется тем, что интенсивность излучения источника над землей (особенно в секторе малых углов места) возрастает с увеличением высоты подъема источника над землей. У прототипа большая часть тока расположена в нижней части вибратора, а у предложенного устройства - в вер хней части, поэтому предложенный вибратор излучает над землей лучше, чем прототип. Следует отметить, что преимущества предложенного вибратора по сравнению с равнозначным прототипом будут проявляться лишь в те х случаях, когда длина вибратора не превышает четверти длины волны. В частности, при длине вибратора распределение токов на обоих антеннах будут одинаковы и преимущества не будет. Поэтому отличительный признак о том, что длина вибратора является принципиально необходимым для достижения положительного эффекта предложенного вибратора по сравнению с равнозначным прототипом. Особенности конструктивного выполнения и динамики работы предложенного вибратора не требуют особых пояснений и в основном понятны из чертежа, представленного на фиг.1. Предложенный вибратор может быть использован, например, в качестве излучающего элемента антенной решетки радиолокатора декаметрового диапазона. Таким образом, предложенное устройство позволяет увеличить поле излучаемых радиоволн и коэффициент усиления антенны над землей.