Самодопълващи се антени
"Научни и технически статии" - селекция от научни и технически статии по радиоелектронни теми: нови елементи на електронни компоненти, научни разработки в областта на радиотехниката и електрониката, статии за историята на развитието на радиотехниката и електрониката, нови технологии и методи за изграждане и развитие на радиоелектронни устройства, обещаващи бъдещи технологии, аспекти и динамика на развитието на всички области на радиотехниката и електрониката, рецензии на изложби на радиоелектронни теми.
Един от основните проблеми при практическото приложение на антените, включително в радиолюбителската практика, е свързан с изискването за осигуряване на широколентов достъп, като ограничението включва възможността за експлоатация на антена с един дизайн в няколко честотни диапазона. Техническата литература за антените предоставя много примери за различни методи за задоволяване на многолентовите изисквания. Изпълнението на дизайна на колективни домашни антени в „докиращата се“ ера на телевизията за приемане на предавания на 60 канала в честотния диапазон 48-790 MHz под формата на обемисти мултивибраторни антени е пример за широколентово техническо решение, което далеч не е оптимално.
Фигура 1 показва импедансните характеристики на класическа диполна антена, базирана на линеен проводник или твърд метален прът. Активните и реактивните компоненти на входния импеданс на дипола се променят в широк диапазон, когато се промени съотношението на дължината на дипола L към дължината на вълната λ. Мерките, прилагани на практика за увеличаване на широколентовата честота на диполните антени, се свеждат или до увеличаване на дебелината на вибратора, което намалява неговия Q-фактор като резонансна структура, или до използването на такива форми като вибрационен вибратор. Ефективността на тези мерки е доста ограничена.
В същото време има антенна структура, която по принцип (теоретично) няма честотна зависимост. Тази структура се основава на електродинамичния принцип на „самодопълване". Състои се в паралелно свързване на електрически (дипол) и магнитен (слот) излъчватели с една и съща пространствена конфигурация. В ограничението самодопълващата се антена (SA) е метална полуплоскост с отвор с произволна форма, изрязан по ръба и плосък метален лист, допълващ този отвор, който съответства на формата на отвора.
Моделът CA, показан на фиг. 2, е изграден на базата на квадрат. При възбуждане в точки AA 'се излъчва електромагнитна вълна с линейна поляризация A, а когато се възбужда в точки BB', поляризация B. За линейна поляризация е известна и триъгълна самодопълваща се структура. Фиг. 3 В случай на кръгова поляризация, се използва плоска разминаваща се спирална антена.
Уникално свойство на SA е неизменността на техните свойства в цялата честотна лента, в която е запазен принципът на самодопълване. Входното съпротивление на CA е чисто активно и е равно на 60π = 188.4 Ohm. Както знаете, вълновият импеданс на свободното пространство също е чисто активен и е равен на 120π = 377 ома. Лесно е да се изчисли, че SA има постоянен коефициент на отражение на напрежението от 1/3 и 1/9 по отношение на мощността (VSWR е 2). Това леко несъответствие е плащане за широко отворени уста. Поради наличието на рефлектор, използван за осигуряване на еднопосочно излъчване, самодопълването е частично нарушено. Следователно, работната честотна лента на практическите конструкции на самодопълващи се антени все още е ограничена.