Проектирование антенн обратного излучения

При изложении данного материала будем в основном следовать рекомендациям, изложенным в работе [29].

1. Система возбуждения в виде антенны Уда—Яги с поверхностной волной должна проектироваться исходя из расчета оптимальной скорости, соответствующей длине антенны 2l (а не длине l). Для выбора параметров антенны можно воспользоваться рис. 6.60а.

2. Усиление антенны обратного излучения должно примерно на 6 дБ превышать усиление антенны Уда—Яги, возбуждающей анализируемую антенну. Отметим, что эта оценка относится к рефлектору не очень больших размеров. Для рефлектора больших размеров усиление несколько уменьшается (до 4,5 дБ), что, по-видимому, объясняется появлением на рефлекторе противофазно возбужденных областей, размещенных на краях рефлектора.

   Несколько слов о выигрыше в 6 дБ при использовании отражающего рефлектора. Этот выигрыш обусловлен двумя факторами. Первый из них достаточно очевиден — удваивается длина антенны поверхностной волны, что соответствует прибавке на 3 дБ.

   Вторая причина, вызывающая дополнительный прирост усиления еще на 3 дБ, менее изучена. Некоторые авторы считают, что в данной схеме происходит более естественное согласование замедленной волны, распространяющейся вдоль антенны, с обычной волной, распространяющейся в свободном пространстве. Имеются и другие точки зрения по этому вопросу.

   Для того чтобы на интервале R—W, равном длине L, возникла стоячая волна, необходимо, чтобы выполнялось условие L = nλ/2, где n — 1, 2, 3, ...

3. Размеры рефлектора указаны на рис. 6.60б. Радиус рефлектора t должен соответствовать условию $$\begin{equation}\frac{t}{\lambda}=0,57\sqrt{\frac{l}{\lambda}}\end{equation}\tag{6.10}$$

   Если рефлектор выполнить с большим радиусом, то разница длин WB и WA может достигать λ/2, что соответствует противофазному возбуждению поверхности рефлектора, приводящему к уменьшению усиления антенной системы в целом.

Идеальным решением было бы выполнение профиля поверхности рефлектора в виде параболы, определяемой уравнением $$\begin{equation}X+\sqrt{X^2+Y^2}=l+\sqrt{l^2+d^2}\end{equation}\tag{6.11}$$ где X и Y — координаты относительно точки W. На рис. 6.60б парабола показана пунктирной линией.

Если допустить, что максимальная разность WB—WA не превышает λ/3, то получим зависимость, показанную на рис. 6.60в. Отметим, что приведенные результаты нашли экспериментальное подтверждение.

Если l > 2λ, то можно пользоваться упрощенной формулой $$\begin{equation}\frac{t'}{\lambda}=1,1\sqrt{\frac{l}{\lambda}}\end{equation}\label{6.12}$$

И, наконец, если вместо плоского рефлектора с диаметром 2t' применить зонированный рефлектор, шаг ступеньки которого соответствует λ/4, то дополнительное усиление, обусловленное использованием схемы обратного излучения, возрастает до 8 дБ по сравнению с усилением одиночной антенны, используемой в качестве возбудителя антенны обратного излучения.