Я снова рад вас приветствовать, дорогие друзья. На связи Тимур Гаранин.
Недавно один из моих подписчиков задал мне следующий вопрос. Он сбросил мне изображения нескольких рупорных антенн. И спросил, почему стенки волноводов в этих рупорных антеннах выполнены из диэлектрика, а у некоторых стенки вообще отсутствуют? И что это за лепестки внутри рупоров?
На это я должен ответить, что представленные рупорные антенны на самом деле не являются рупорными. Это антенны Вивальди. Сейчас на рынке есть огромное количество антенн, которые представлены как рупорные, но на самом деле являются антеннами Вивальди.
В своем курсе антенны я уже касался темы антенн Вивальди как одного из типов антенн бегущей волны. Сейчас я детальнее опишу принцип работы таких антенн.
Антенна Вивальди состоит из 2 лепестков, построенных по экспоненциальному закону. Эти лепестки могут быть как отделены друг от друга, так и быть соединены через отверстие в начальной точке антенны. Кабель можно подключать как к обоим лепесткам, центральной жилой к одному лепестку, оплеткой к другому лепестку. Так и только к одному лепестку. Причём на практике очень часто кабель подключают в совершенно неожиданных местах. Мы же рассмотрим классический способ, когда кабель подключается к начальным точкам лепестков.
Первый вопрос, который может возникнуть, почему сигнал не коротит через место соединения лепестков? В курсе «Антенны» я уже уделял внимание принципам работы объемных резонаторов. Так вот, антенна Вивальди — это ничто иное как элемент резонатора. Лепестки — это ёмкость резонатора, а отверстие — это виток индуктивности. На сверхвысоких частотах, на которых работает эта антенна, индуктивное сопротивление этого витка представляется огромным, поэтому сигнал, приходящий из кабеля, будет распространяться в сторону емкости, то есть лепестков антенны.
Вместе с сигналом, движущимся по лепесткам, будет распространяться и электрическое поле, движущееся между лепестками. Лепестки расширяются по экспоненциальному закону, и рано или поздно возникает такая ситуация, что силовым линиям будет ближе замкнуться на соседние линии, чем на лепестки. Формируется вихревое электрическое поле, и это электрическое поле продолжает свое движение в заданном направлении.
О формировании направленного излучения, в том числе в волноводных и диэлектрических антеннах я рассказывал детальнее в курсе «Антенны». Диаграмма направленности антенны Вивальди достаточно узкая, и практически не зависит от частоты в заданном диапазоне.
Практически всегда антенны Вивальди запитывают от коаксиального кабеля. Но на самом деле её можно запитывать и от волновода. Самой антенне абсолютно безразлично, поступает ли сигнал на её лепестки от кабеля или от стенок волновода.
Очень часто можно встретить антенну Вивальди с четырьмя лепестками и с двумя гнёздами для двух кабелей. Это делается для того, чтобы смоделировать круговую поляризацию. Круговая поляризация может быть рассмотрена как суперпозиция двух перпендикулярных линейных поляризаций. И точно так же линейная поляризация может рассматриваться как суперпозиция двух противоположных круговых поляризаций. Как осуществляется создание круговой поляризации при помощи линейных вибраторов я уже показывал в курсе «Антенны».
Антенны Вивальди, как я уже говорил, позиционируются на рынке как рупорные антенны. Но рупоры в таких антеннах выполняют только конструктивную функцию, т.е. поддерживают лепестки. В принципе, если лепестки хорошо закрепить на монтажной пластине, то можно обойтись и без рупоров. В итоге получаются конструкции, чем-то напоминающие перуны и лилии.
Давайте подведем итоги:
1. Антенны, похожие на рупорные, но с лепестками внутри рупоров, на самом деле являются антеннами Вивальди.
2. Антенна Вивальди — это сверхвысокочастотная широкополосная антенна бегущей волны с узкой диаграммой направленности. (СВЧ 1-10 Ггц узконаправленная)
3. Для создания излучения с круговой поляризацией используются антенны Вивальди с четырьмя лепестками в перпендикулярных плоскостях и с двумя сигнальными входами.
Если ролик вам понравился, ставьте лайки и делись с друзьями. До следующих встреч. Всем удачи!
