» » Антенна бегущей волны

Антенна бегущей волны

07.09.2022


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

Определение АБВ

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 . 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 λmax и более). Ввиду большого продольного размера АБВ обладает узкой диаграммой направленности и является антенной направленного действия.

Некоторые наиболее известные разновидности антенны бегущей волны:

  • проволочные :
    • 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)
  • "волновой канал"
  • Вивальди

Свойства

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.

Разновидности

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.

Применение

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.