- •1. Математическая модель базового варианта резонаторно-возбуждаемой антенны
- •2. Электродинамические параметры базового варианта резонаторно-возбуждаемой антенны
- •3. Пути улучшения электродинамических характеристик базового варианта резонаторно-возбуждаемой антенны
- •3.1. Требования к антенным устройствам подвижной и сотовой связи
- •3.2. Влияние длины электрического вибратора на электродинамические параметры резонаторно-возбуждаемых антенн
- •3.3. Применение в резонаторно-возбуждаемой антенне в качестве источника возбуждения коллинеарно расположенных электрических вибраторов
- •3.4. Влияние электрических проводников, находящихся перед источником возбуждения, на электродинамические параметры антенн
- •3.5. Влияние дополнительных экранов, расположенных по бокам цилиндрического резонатора, на параметры резонаторно-возбуждаемой антенны
- •3.5. Влияние ширины излучающей поверхности на характеристики резонаторно-возбуждаемой антенны
- •3.6. Всенаправленное в азимутальной плоскости антенное устройство (Omni)
- •3.7. Антенные устройства с двумя направлениями излучения
- •3.8. Метод разделительного экрана для формирования диаграммы направленности резонаторно-возбуждаемых антенн
- •3.9. Метод разделительного экрана для формирования диаграммы направленности уголковой антенны
- •3.10. Резонаторно-возбуждаемая антенна с угло-частотной зависимостью диаграммы направленности
- •Оглавление
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
3.5. Влияние дополнительных экранов, расположенных по бокам цилиндрического резонатора, на параметры резонаторно-возбуждаемой антенны
Способ увеличения КНД базовой модели антенного устройства резонаторного возбуждения с дополнительными экранами по бокам основного резонатора является удачным, так как позволяет увеличить КНД антенны без ухудшения согласования.
Внешний вид антенного устройства показан на рис. 3.5 а). Оно содержит резонатор 2 в виде цилиндрической поверхности с вырезанной вдоль образующей частью, внутри которого помещён источник возбуждения – электрический вибратор 1. По обеим сторонам вырезанной части цилиндрической поверхности резонатора 2 установлен дополнительный рефлектор. Это приводит к уменьшению затекания токов на внешнюю поверхность цилиндрической поверхности (при большой ширине затекание отсутствует) и тем самым уменьшает излучение в направлениях, отличных от главного. КНД антенны возрастает. Причём, эффект увеличения КНД наблюдается даже при сравнительно небольших размерах дополнительного рефлектора
На рис. 3.5 б) показан частный случай выполнения антенного устройства с дополнительным рефлектором, представляющим собой плоскости, расположенные ортогонально направлению излучения (вид сверху).
На рис. 3.5 в) показан частный случай выполнения антенного устройства с дополнительным рефлектором, представляющим собой плоскости, расположенные под углом к направлению излучения (вид сверху).
На рис. 3.6 показана зависимость КНД антенны от ширины s дополнительного рефлектора, расположенного ортогонально направлению излучения. Моделирование проводилось для антенного устройства высотой H от 1 λ до 4 λ, угловом размере вырезанной в цилиндрической поверхности части β = 80º.
Максимальный выигрыш в КНД при H = 4 λ составляет величину около 2 дБ.
Применение дополнительных экранов, располагаемых по бокам от вырезанной части резонатора, эффективно, начиная с высоты резонатора H = 2 λ, и тем более выражено, чем больше H. В случае расположения рефлектора ортогонально направлению излучения при H = 4 λ выигрыш в КНД приближается к 2 дБ. При этом, начиная с ширины дополнительного рефлектора s = 0.3 λ, рост КНД замедляется. Эту величину ширины дополнительного рефлектора можно считать достаточной для практических целей.
3.5. Влияние ширины излучающей поверхности на характеристики резонаторно-возбуждаемой антенны
Выбор формы диаграммы направленности антенны зависит от конкретных условий применения средств радиосвязи. Если при этом, независимо от формы ДН в азимутальной плоскости, для базовых станций систем радиосвязи чаще всего общим является требование сужения ДН в вертикальной плоскости, то для подвижных объектов, в силу их неопределённого и меняющегося положения в вертикальной плоскости, наклона по крену и тангажу транспортных средств во время движения и на стоянках, скорее требуется расширенная ДН в вертикальной плоскости (даже в ущерб КНД). При этом из энергетических соображений и требований электромагнитной совместимости часто желательно иметь секториальную ДН в азимутальной плоскости с небольшим углом раскрыва ДН.
Резонаторно-возбуждаемая антенна позволяет подобрать нужную форму ДН путём изменения поперечного размера и ширины излучающей поверхности L.
З ависимость КНД антенного устройства от ширины излучающей поверхности L при различных высотах резонатора показана на рис. 3.7.
Из графиков видно,что КНД максимален при L = 0.5 λ. При L = 0.6 λ .. 0.9 λ КНД имеет спад до ~ 2.5 дБ.
Зависимость угла раскрыва ДН в азимутальной плоскости φ от ширины излучающей поверхности L при различных высотах резонатора показана на рис. 3.8.
Зависимость угла раскрыва ДН в вертикальной плоскости θ от ширины излучающей поверхности L при различных высотах резонатора показана на рис. 3.9.
При L = 0.5 λ ДН в вертикальной плоскости имеет минимальную ширину. При L = 0.6 λ .. 0.9 λ ДН максимально широкая и к 1 λ опять несколько сужается.
Резонаторно-возбуждаемые антенные устройства с секториальной ДН с шириной излучающей поверхности L = 0.5 λ .. 1 λ позволяют выбрать оптимальную для данных эксплуатационных требований ДН в азимутальной плоскости шириной от ~ 80º до ~ 50º. В антеннах стационарных БС можно реализовать ДН с максимальным КНД и минимальной шириной в вертикальной плоскости порядка 20º. Для антенн подвижных объектов при необходимости быстрого развертывания в условиях пересеченной местности для работы на склонах можно подобрать более широкую ДН в вертикальной плоскости, что позволит снизить требования к точности установки антенны по вертикали.