С.Н. Бойко1, А.М. Егиазарян2, О.В. Корышев3

1-3 Филиал АО «ОРКК» – «НИИ КП» (Москва, Россия)

Постановка проблемы. Вибраторные антенны применяются во многих устройствах УКВ-связи как наиболее простые и технологичные в изготовлении. Существующий метод расчета входного импеданса и резонансных частот вибраторной антенны, основанный на замещении вибратора (симметричного или несимметричного) разомкнутой на конце эквивалентной длинной линией с затуханием, является альтернативой более сложным численным методам расчета. В данном методе эквивалентность такой замены подразумевает равенство погонных параметров линии (комплексные постоянная распространения и волновой импеданс, а также поправочный множитель к волновому числу, учитывающий неоднородность погонных параметров по длине вибратора и емкость его торцов) и соответствующих параметров антенны. При определении поправочного множителя разработчики обычно пользуются приведенными в литературе эмпирическими графиками, что очень неудобно при расчете характеристик вибраторной антенны в диапазоне частот, поскольку поправочный множитель с частотой изменяется. Следовательно, требуется аналитическое выражение для поправочного множителя, используемого при расчете вибраторных антенн методом эквивалентных схем.

Цель. Получить аналитическое выражение для поправочного множителя, связанного с укорочением вибраторной антенны по причине нелинейных эффектов (увеличения плотности заряда на концах проводников и наличия торцевых емкостей), при расчете входного импеданса вибратора методом эквивалентной длинной линии.

Результаты. Получено аналитическое выражение для поправочного множителя при расчете входного импеданса вибратора методом эквивалентной длинной линии. Построены графики зависимости этого множителя от отношения длины вибратора к рабочей длине волны для фиксированного набора значений отношения длины вибратора к его радиусу. Проведен сравнительный анализ полученных расчетных данных с эмпирическими, представленными в литературе. Выполнены расчеты резонансных частот несимметричного вибратора при различных отношениях его длины к радиусу методом эквивалентной длинной линии и проведены соответствующие эксперименты. По результатам сравнительного анализа расчетных и экспериментальных данных установлено, что расчет резонансных частот вибраторов с помощью полученного аналитического выражения для поправочного множителя дает более точный результат.

Практическая значимость. Аналитическое выражение для поправочного множителя можно использовать при проектировании вибраторных антенн УКВ-диапазона, в том числе многочастотных, содержащих включения резонансного и нерезонансного типа.

Бойко С.Н., Егиазарян А.М., Корышев О.В. Аналитическое выражение для поправочного множителя при расчёте входного импеданса вибратора методом эквивалентной длинной линии // Радиотехника. 2022. Т. 86. № 7. С. 113-120. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202208-18

1. Вычислительные методы в электродинамике / Под ред. Р. Митры. М.: Мир. 1977. 488 с.
2. Юрцев О.А., Рунов А.В., Казарин А.Н. Спиральные антенны. М.: Советское радио. 1974. 224 с.
3. Неганов В.А., Табаков Д.П., Морозов С.В. Математическая модель широкополосного тонкопроволочного электрического вибратора // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2015. Т. 18. № 4. С. 34-40.
4. Неганов В.А., Табаков Д.П. Сингулярные интегральные представления электромагнитного поля как средство корректного решения антенных задач // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2014. Т. 17. № 3. С. 9-23.
5. Фрадин А.З. Антенно-фидерные устройства. М.: Связь. 1977. 440 с.
6. Сазонов Д.М. Антенны и устройства СВЧ. М.: Высшая школа. 1988. 432 с.
7. Бойко С.Н., Зевакин Е.А., Корышев О.В., Трухачев И.М. Методика расчёта входных характеристик вибраторной антенны с реактивными включениями // Радиотехника. 2020. Т. 84. № 5(10). С. 53–66. DOI: 10.18127/j00338486-202005(10)-06.
8. Бойко С.Н., Зевакин Е.А., Корышев О.В., Трухачев И.М. Методика проектирования спиральных вибраторных антенн с реактивными включениями // Антенны. 2020. № 6(268). С. 54–67.
9. Щелкунов С.А., Фриис Г.Т. Антенны (Теория и практика) / Пер. с англ. под ред. Л.Д. Бахраха. М.: Советское радио. 1955. 604 с.
10. Войтович Н.И., Ершов А.В., Соколов А.Н. УКВ вибраторные антенны: Учеб. пособие. Челябинск: Изд-во ЮУрГУ. 2002. 85 с.
11. Градштейн И. С., Рыжик И. М. Таблицы интегралов, сумм, рядов и произведений. Изд. 4-е, перераб. М.: Гос. изд. физ.-мат. лит. 1963. 1109 с.