Антенна бегущей волны

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, причем 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 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 :
  • 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/l, где L - длина антенны, l - 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-2l (2L + l).

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), сохраняющееся в широком диапазоне волн. Первое свойство проявляется тем больше, чем больше соотношение L/l 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. В 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.

См. также

• Спиральная антенна,
• Волновой канал

Литература

• «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.

Отрывок, характеризующий Антенна бегущей волны

– Нет, господа, вы выспались, а я две ночи не спал, – сказал доктор и мрачно сел подле жены, ожидая окончания игры.
Глядя на мрачное лицо доктора, косившегося на свою жену, офицерам стало еще веселей, и многие не могла удерживаться от смеха, которому они поспешно старались приискивать благовидные предлоги. Когда доктор ушел, уведя свою жену, и поместился с нею в кибиточку, офицеры улеглись в корчме, укрывшись мокрыми шинелями; но долго не спали, то переговариваясь, вспоминая испуг доктора и веселье докторши, то выбегая на крыльцо и сообщая о том, что делалось в кибиточке. Несколько раз Ростов, завертываясь с головой, хотел заснуть; но опять чье нибудь замечание развлекало его, опять начинался разговор, и опять раздавался беспричинный, веселый, детский хохот.


В третьем часу еще никто не заснул, как явился вахмистр с приказом выступать к местечку Островне.
Все с тем же говором и хохотом офицеры поспешно стали собираться; опять поставили самовар на грязной воде. Но Ростов, не дождавшись чаю, пошел к эскадрону. Уже светало; дождик перестал, тучи расходились. Было сыро и холодно, особенно в непросохшем платье. Выходя из корчмы, Ростов и Ильин оба в сумерках рассвета заглянули в глянцевитую от дождя кожаную докторскую кибиточку, из под фартука которой торчали ноги доктора и в середине которой виднелся на подушке чепчик докторши и слышалось сонное дыхание.
– Право, она очень мила! – сказал Ростов Ильину, выходившему с ним.
– Прелесть какая женщина! – с шестнадцатилетней серьезностью отвечал Ильин.
Через полчаса выстроенный эскадрон стоял на дороге. Послышалась команда: «Садись! – солдаты перекрестились и стали садиться. Ростов, выехав вперед, скомандовал: «Марш! – и, вытянувшись в четыре человека, гусары, звуча шлепаньем копыт по мокрой дороге, бренчаньем сабель и тихим говором, тронулись по большой, обсаженной березами дороге, вслед за шедшей впереди пехотой и батареей.
Разорванные сине лиловые тучи, краснея на восходе, быстро гнались ветром. Становилось все светлее и светлее. Ясно виднелась та курчавая травка, которая заседает всегда по проселочным дорогам, еще мокрая от вчерашнего дождя; висячие ветви берез, тоже мокрые, качались от ветра и роняли вбок от себя светлые капли. Яснее и яснее обозначались лица солдат. Ростов ехал с Ильиным, не отстававшим от него, стороной дороги, между двойным рядом берез.
Ростов в кампании позволял себе вольность ездить не на фронтовой лошади, а на казацкой. И знаток и охотник, он недавно достал себе лихую донскую, крупную и добрую игреневую лошадь, на которой никто не обскакивал его. Ехать на этой лошади было для Ростова наслаждение. Он думал о лошади, об утре, о докторше и ни разу не подумал о предстоящей опасности.
Прежде Ростов, идя в дело, боялся; теперь он не испытывал ни малейшего чувства страха. Не оттого он не боялся, что он привык к огню (к опасности нельзя привыкнуть), но оттого, что он выучился управлять своей душой перед опасностью. Он привык, идя в дело, думать обо всем, исключая того, что, казалось, было бы интереснее всего другого, – о предстоящей опасности. Сколько он ни старался, ни упрекал себя в трусости первое время своей службы, он не мог этого достигнуть; но с годами теперь это сделалось само собою. Он ехал теперь рядом с Ильиным между березами, изредка отрывая листья с веток, которые попадались под руку, иногда дотрогиваясь ногой до паха лошади, иногда отдавая, не поворачиваясь, докуренную трубку ехавшему сзади гусару, с таким спокойным и беззаботным видом, как будто он ехал кататься. Ему жалко было смотреть на взволнованное лицо Ильина, много и беспокойно говорившего; он по опыту знал то мучительное состояние ожидания страха и смерти, в котором находился корнет, и знал, что ничто, кроме времени, не поможет ему.
Только что солнце показалось на чистой полосе из под тучи, как ветер стих, как будто он не смел портить этого прелестного после грозы летнего утра; капли еще падали, но уже отвесно, – и все затихло. Солнце вышло совсем, показалось на горизонте и исчезло в узкой и длинной туче, стоявшей над ним. Через несколько минут солнце еще светлее показалось на верхнем крае тучи, разрывая ее края. Все засветилось и заблестело. И вместе с этим светом, как будто отвечая ему, раздались впереди выстрелы орудий.
Не успел еще Ростов обдумать и определить, как далеки эти выстрелы, как от Витебска прискакал адъютант графа Остермана Толстого с приказанием идти на рысях по дороге.
Эскадрон объехал пехоту и батарею, также торопившуюся идти скорее, спустился под гору и, пройдя через какую то пустую, без жителей, деревню, опять поднялся на гору. Лошади стали взмыливаться, люди раскраснелись.
– Стой, равняйся! – послышалась впереди команда дивизионера.
– Левое плечо вперед, шагом марш! – скомандовали впереди.
И гусары по линии войск прошли на левый фланг позиции и стали позади наших улан, стоявших в первой линии. Справа стояла наша пехота густой колонной – это были резервы; повыше ее на горе видны были на чистом чистом воздухе, в утреннем, косом и ярком, освещении, на самом горизонте, наши пушки. Впереди за лощиной видны были неприятельские колонны и пушки. В лощине слышна была наша цепь, уже вступившая в дело и весело перещелкивающаяся с неприятелем.
Ростову, как от звуков самой веселой музыки, стало весело на душе от этих звуков, давно уже не слышанных. Трап та та тап! – хлопали то вдруг, то быстро один за другим несколько выстрелов. Опять замолкло все, и опять как будто трескались хлопушки, по которым ходил кто то.
Гусары простояли около часу на одном месте. Началась и канонада. Граф Остерман с свитой проехал сзади эскадрона, остановившись, поговорил с командиром полка и отъехал к пушкам на гору.
Вслед за отъездом Остермана у улан послышалась команда:
– В колонну, к атаке стройся! – Пехота впереди их вздвоила взводы, чтобы пропустить кавалерию. Уланы тронулись, колеблясь флюгерами пик, и на рысях пошли под гору на французскую кавалерию, показавшуюся под горой влево.
Как только уланы сошли под гору, гусарам ведено было подвинуться в гору, в прикрытие к батарее. В то время как гусары становились на место улан, из цепи пролетели, визжа и свистя, далекие, непопадавшие пули.
Давно не слышанный этот звук еще радостнее и возбудительное подействовал на Ростова, чем прежние звуки стрельбы. Он, выпрямившись, разглядывал поле сражения, открывавшееся с горы, и всей душой участвовал в движении улан. Уланы близко налетели на французских драгун, что то спуталось там в дыму, и через пять минут уланы понеслись назад не к тому месту, где они стояли, но левее. Между оранжевыми уланами на рыжих лошадях и позади их, большой кучей, видны были синие французские драгуны на серых лошадях.