Размеры антенн ультракоротких волн сравнимы с длиной рабочей волны и поэтому они отличаются высоким к. п. д. и узкой диаграммой направленности. В зависимости от назначения антенны УКВ имеют самую различную конструкцию.
Одной из таких конструкций является директорно-рефлекторная антенна (рис. 211, а), которая в простейшем случае состоит из трех вибраторов, расположенных в плоскости, параллельной земле. Вибратор-антенна 2 имеет длину, примерно равную λ/4. Вибратор 1 является пассивным вибратором, к нему не подводится энергия от передатчика. Этот вибратор называется директором, так как он направляет излучение в свою сторону.
Действительно, если вибратор-директор имеет длину l, несколько меньшую λ/4, и расположен впереди основного вибратора на расстоянии λ/4, то волна от основного вибратора проходит на пути к директору расстояние, равное λ/4, т. е. с отставанием по фазе на 90°. Она индуктирует в вибраторе 1 э. д. с, отстающую еще на 90°. Однако ток в директоре опережает индуктированную э. д. с. на 90°, так как вибратор длиной l <λ/4 имеет емкостное сопротивление. Таким образом, ток вибратора директора отстает от тока вибратора-антенны на 90°. Поэтому максимум излучения получается в направлении директора.
Рассуждая аналогичным образом, легко доказать, что вибратор 3 является пассивным рефлектором — отражателем электромагнитных волн. Наличие рефлектора еще больше увеличивает направленность излучения в направлении директора. Для получения более острой диаграммы направленности применяются УКВ антенны с несколькими директорами.
В сантиметровом диапазоне для канализации электромагнитной энергии используют волноводы — полую металлическую трубку прямоугольного или круглого сечения.
Наибольший интерес представляет параболическая антенна (рис. 211, б). Она состоит из облучателя, помещенного в фокус параболоида вращения.
В качестве облучателя может использоваться вибратор, или рупорная антенна, обладающая острой диаграммой направленности. Параболоид выполняет функции отражателя, преобразующего сферическую волну, излучаемую облучателем, в плоскую. Рупорная антенна присоединяется к волноводу. Наличие рупора обеспечивает согласование волнового сопротивления волновода с волновым сопротивлением пространства.
Диаграмма направленности параболической антенны зависит от формы рупора. Например, если рупор образован увеличением лишь одной стороны волновода, то остро-направленное излучение будет в плоскости расходящейся стороны рупора. Лучшую диаграмму направленности обеспечивает система, состоящая из нескольких рупоров.
Распространенной конструкцией УКВ антенн является диэлектрическая антенна, выполненная из полистирола или полиэтилена в виде усеченного конуса. Форму конуса и его геометрические размеры выбирают так, чтобы от стержневого возбудителя, расположенного на расстоянии λ/4 от основания конуса, электромагнитные волны, многократно отражаясь, двигались вдоль оси волновода, испытывая при этом полное внутреннее отражение от границы двух сред: диэлектрик—воздух (последнее имеет место лишь при определенном угле падения). По мере изменения геометрических размеров конуса угол падения электромагнитной волны уменьшается и происходит излучение энергии в окружающее пространство.
В диапазоне УКВ находят применение также линзовые, щелевые и ряд других конструкций антенн.
 |
Рис. 211. Антенны ультракоротких волн: а — директорно-рефлекториая антенна; б — параболическая антенна: 1 — волновод: 2 — рупор; 3 — параболическая поверхность; в—диэлектрическая антенна. |
