Антенна бегущей волны

Антенна бегущей волны (сокр. АБВ) — направленная антенна, по геометрической оси которой распространяется бегущая волна электромагнитных колебаний.

Определение АБВПравить

Антенна, содержащая прямолинейный отрезок линии передачи с потерями, которые обусловлены непрерывно происходящим вдоль его длины излучением радиоволн, причём направление преимущественного излучения или приема близко к направлению продольной оси этого отрезка линии передачи.

В зависимости от диапазона рабочих частот тип линии передачи может быть различным (одно- или многопроводная, диэлектрический или металлический волновод и др.), а радиоволны могут излучаться как самой линией передачи (линией передачи открытого типа или с неполным экранированием, например, с щелью во внешнем экране), так и с помощью неоднородностей в линии передачи или излучающих элементов (вибраторов и др.), подключенных к линии передачи.

Отрезок линии передачи целиком используется в режиме, близком к режиму бегущей волны ^[1]. Для достижения этого отрезок линии передачи может оканчиваться поглощающей нагрузкой, линия передачи может выполняться неоднородной, связь с излучающими элементами выполняется слабой и (или) переменной по длине отрезка. Этим обусловлена характерная для АБВ широкополосность (диапазонность, широкополосность и даже сверхширокополосность). При проектировании АБВ заданной длины важен выбор значения коэффициента замедления — отношения фазовой скорости электромагнитной волны в линии передачи и в окружающем пространстве.

Поскольку применение АБВ оправдано при умеренных тепловых потерях в этой нагрузке, то длина отрезка линии передачи, являющегося необходимой и характерной частью АБВ, как правило, превышает рабочую длину волны (1…10 λ_max и более). Ввиду большого продольного размера АБВ обладает узкой диаграммой направленности и является антенной направленного действия.

Некоторые наиболее известные разновидности антенны бегущей волны:

проволочные ^[2]:
- однопроводная ("длинный провод", от англ. Long Wire) или антенна Бевереджа
- двухпроводная V-образная (англ. V-Beam)
- ромбическая
- антенна БС (англ. Fish Bone — рыбья кость)
диэлектрическая стержневая
спиральная продольного излучения
волноводно-щелевая продольного излучения
импедансная
вытекающей волны
Т-рупор

По устройству или принципу действия к АБВ близки антенны:

логопериодическая (все разновидности)^[3]
"волновой канал"^[4]
Вивальди

СвойстваПравить

АБВ имеет максимальное излучение (приём) в направлении её оси. Для связи между двумя объектами на земле - ось излучателя обычно направлена параллельно поверхности земли на прямой, соединяющей два объекта.

Коэффициент направленного действия АБВ D = kL/λ, где L - длина антенны, λ - длина волны, k - коэффициент, зависящий от направленности действия отдельного излучающего элемента, значения бегущей волны, соотношения амплитуд токов излучающих элементов и др. Значение k обычно лежит в пределах 4-8. Коэффициент направленного действия получается максимальным при фазовой скорости v бегущей волны, несколько меньшей скорости света с и равной

v = с-2λ (2L + λ).

Первое характерное свойство АБВ - это форма пространственной диаграммы направленности обладающей осевой симметрией. То есть независимо от плоскости, проходящей через ось излучателя - форма диаграммы одинакова.

Второе характерное свойство - удовлетворительная направленность действия (у большинства АБВ), сохраняющаяся в широком диапазоне волн. Первое свойство проявляется тем больше, чем больше соотношение L/λ и чем выше осевая симметрия диаграммы направленности каждого излучающего элемента.

РазновидностиПравить

Схема антенны Бевереджа

Типовая винтообразная антенна.
B: центральная опора,
C: коаксиальный кабель,
E: подпорка для спирали,
R: отражатель,
S: спираль

Схема антенны «волновой канал».
R - Рефлектор.
A - Активный вибратор.
D - Директор.

АБВ может выполняться двух типов: из дискретных (раздельных) излучателей, расположенных вдоль оси на некотором расстоянии друг от друга, либо в виде одного сплошного излучателя, который располагается в направлении оси излучения/приёма. Во втором случае рассматривают сплошной излучатель как сумму дискретных излучателей, примыкающих один к другому.
К антеннам первого типа относятся:

Спиральная антенна,
Антенна вытекающей волны,
Волновой канал.

К антеннам второго типа относятся:

Антенна Бевереджа,
Диэлектрическая стержневая антенна,
V-образная антенна,
Ромбическая антенна.

ПрименениеПравить

На практике АБВ используется в приёмных и передающих радиоустройствах на всех длинах волн радиодиапазона.

К примеру, спиральные антенны используются для приёма/передачи высокочастотных сигналов в таких устройствах как сотовые телефоны.

Антенны типа волновой канал используются для приёма сигналов телевидения, радиолокации и в любительской радиосвязи.

Антенны Бевереджа применяются для обеспечения связи в вооружённых силах, так как, в отличие от простых штыревых антенн на переносных радиостанциях, могут существенно увеличить дальность приёма/передачи сигнала^[5].

См. такжеПравить

ПримечанияПравить

↑ Отсюда происходит название АБВ. Эти антенны относят к апериодическим в противоположность гармониковым (например, вибраторным) антеннам, то есть таким, в которых вдоль антенны устанавливается режим, близкий к стоячей волне, а работа ведется на частотах резонансов.
↑ Г. З. Айзенберг, С. П. Белоусов, Э.М. Жубенко и др. Коротковолновые антенны / Под ред. Г. З. Айзенберга. М: Радио и связь, 1985. С. 277-400.
↑ Отличие логопериодической антенны от АБВ — используемый принцип отсечки тока, ввиду которого: часть антенны, прилегающая к точке питания, не излучает; внутри излучающей части режим, далекий от режима бегущей волны, волна интенсивно поглощается; за излучающей частью волна ослаблена; увеличение длины антенны обеспечивает большую широкополосность, но не приводит к росту КНД.
↑ Отличие антенны "волновой канал" от АБВ в том, что отрезок линии передачи в явном виде отсутствует, принципиально выражены резонансные свойства и важно соблюдение резонансных размеров.
↑ «Антенна Бевереджа». И.Н.Григоров (неопр.). Дата обращения: 1 июля 2015. Архивировано 23 сентября 2015 года.

ЛитератураПравить

«Антенны». Автор - Карл Ротхаммель. В 2-х томах. ISBN 3-440-07018-2 ISBN 985-6487-15-3. Издательство: «Наш Город». 2001 год.
«Коротковолновые антенны». Глава 15: «Антенны бегущей волны». Страницы 312-342. Автор: Айзенберг Г.З. Издательство: «Радио и связь». 536 стр. Москва 1985 год.

[1] Отсюда происходит название АБВ. Эти антенны относят к апериодическим в противоположность гармониковым (например, вибраторным) антеннам, то есть таким, в которых вдоль антенны устанавливается режим, близкий к стоячей волне, а работа ведется на частотах резонансов.

[2] Г. З. Айзенберг, С. П. Белоусов, Э.М. Жубенко и др. Коротковолновые антенны / Под ред. Г. З. Айзенберга. М: Радио и связь, 1985. С. 277-400.

[3] Отличие логопериодической антенны от АБВ — используемый принцип отсечки тока, ввиду которого: часть антенны, прилегающая к точке питания, не излучает; внутри излучающей части режим, далекий от режима бегущей волны, волна интенсивно поглощается; за излучающей частью волна ослаблена; увеличение длины антенны обеспечивает большую широкополосность, но не приводит к росту КНД.

[4] Отличие антенны "волновой канал" от АБВ в том, что отрезок линии передачи в явном виде отсутствует, принципиально выражены резонансные свойства и важно соблюдение резонансных размеров.

[5] «Антенна Бевереджа». И.Н.Григоров (неопр.). Дата обращения: 1 июля 2015. Архивировано 23 сентября 2015 года.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]