Антенно-фидерные устройства. АНТЕННО-ФИДЕРНЫЕ УСТРОЙСТВА РТ. Антеннофидерные устройства
 Скачать 7.65 Mb.
|
|
3. Антенны. 3.1. Основные параметры и характеристики антенн. Параметры передающих антенн Основными параметрами передающей антенны являются характеристика направленности, фазовая характеристика, поляризационная характеристика, коэффициент направленного действия, коэффициент полезного действия, коэффициент усиления, рабочий диапазон (полоса пропускания, эффективная площадь или эффективная длина антенны, сопротивление излучения, входное сопротивление. Характеристика направленности антенны Различают характеристики направленности по полю и по мощности, Характеристикой направленности передающей антенны по полю называется зависимость амплитуды поля в равноудаленных от антенны точках (от направления излучения. Направление излучения определяется величинами двух углов φ, отсчитанных во взаимно перпендикулярных плоскостях. Следовательно, характеристикой направленности является некоторая математическая функция этих углов, то есть f(φ, θ). Любая антенна является направленной, то есть в различных направлениях она излучает волны с различными амплитудами. Если известна амплитуда поля в направлении главного максимума излучения Е макс ,то амплитуда в любом другом направлении Е определяется по формуле Очевидно, что максимальный модуль f(φ, θ) равен единице. Определяемая таким методом f(φ, θ) называется еще нормированной характеристикой направленности. В сферической системе координат f(φ, θ) или Е макс f(φ, θ) геометрически представляется некоторой поверхностью. В зависимости от формы этой поверхности различают пространственные характеристики направленности тороидальные, игольчатые, веерные, многолепестковые и другие (рис. 76). Характеристикой направленности передающей антенны по мощности называется зависимость плотности потока мощности в равноудаленных от антенны точках от направления излучения. Так как плотность потока мощности пропорциональна квадрату напряженности поля, то 96 характеристика направленности по мощности представляется той же математической функцией, что и по полю, но возведенной в квадрат, то есть f 2 (φ, θ). Пространственные характеристики неудобны для изображения на чертежах. Сечения пространственных характеристик плоскостями, проходящими через направление максимального излучения, называются плоскостными характеристиками. Иначе говоря, плоскостной характеристикой называется зависимость амплитуды поля или плотности потока мощности в равноудаленных от антенны точках от угла в данной плоскости. Рисунок 76. Пространственные характеристики направленности а – тороидальная б – игольчатая в – веерная г – многолепестковая. Плоскостные характеристики антенн с линейно поляризованным излучением изображают в плоскости вектора электрического поля Е плоскости поляризации) и взаимно перпендикулярной ей плоскости Н,в которой лежат магнитные силовые линии, в полярной или прямоугольной системе координат. Изображение характеристик в полярной системе дает большую наглядность, а в прямоугольной системе — большую точность рис. 77). Нормированная характеристика (или диаграмма) по мощности отличается от нормированной диаграммы по полю несколько более узкой формой. Характеристика называется многолепестковой, если имеется несколько направлений максимального излучения и, соответственно, несколько направлений нулевого излучения. При этом максимумы излучения могут быть одинаковыми или различными. В последнем случае лепесток с наибольшим максимумом излучения называется главным. На практике чаще используются антенны с одним главным лепестком и малыми боковыми лепестками (рис. 78). 97 Рисунок 77. Диаграммы направленности в полярной (аи прямоугольной (б) системах координат. Направленность антенны характеризуется также шириной главного лепестка характеристики по половинной мощности или углом излучения α изл , под которым понимается угол между двумя направлениями, для которых плотность потока мощности равна половине максимальной, или в которых значения нормированной характеристики по мощности равны 0,5 (по полю 0,707). В некоторых случаях используется ширина лепестка по нулевым значениям или по любым другим значениям нормированной характеристики, например, 0,1 (рис. 78). Рисунок 78. Основные параметры многолепестковой диаграммы. 98 Фазовая характеристика антенны. Фазовой характеристикой антенны называется зависимость фазы волны от направления излучения при r=const. Фаза волны зависит от направления излучения. При переходе через нуль функция f(φ,θ) изменяет свой знака это означает, что фаза волны изменяется на 180°. Таким образом, фазы волн двух соседних лепестков в равноудаленных точках отличаются на 180°. Поляризационная характеристика антенны Поляризация радиоволны определяется законом изменения направления вектора напряженности электрического поля во времени. Если конец вектора электрического поля в данной точке пространства стечением времени описывает прямую линию, то поляризация называется линейной. В этом случае во всех точках луча вектора электрического поля лежат водной плоскости, называемой плоскостью поляризации. При эллиптической поляризации конец вектора электрического поля описывает эллипса при круговой окружность. Эллиптическая и круговая поляризации являются следствием сложения двух взаимно перпендикулярных линейно поляризованных полей, сдвинутых во времени по фазе на некоторый угол δ, то есть Легко убедиться, что при δ=Nπ (n=0, 1, 2) получается линейная поляризация, при и Е1=Е2 поле имеет круговую поляризацию, а во всех других случаях—эллиптическую (рис. 79). Рисунок 79. Поляризационный эллипс в плоскости, перпендикулярной направлению распространения волн. Отношение малой полуоси поляризационного эллипса к большой полуоси называется коэффициентом поляризации или коэффициентом эллиптичности. Зависимость коэффициента поляризации рот направления излучения называется поляризационной 99 характеристикой антенны. При линейной поляризации р, при круговой р, в общем случае р, что соответствует различной степени эллиптической поляризации. Коэффициент направленного действия антенны (кн. д Количественно направленные свойства антенны — принято характеризовать кн. д, который был введен Пистолькорсом в г. Коэффициентом направленного действия называется отношение плотности потока мощности направленной антенны к плотности потока мощности ненаправленной антенны при одинаковой их мощности излучения. Кн. д. зависит от направления излучения. Внаправлении главного максимума излучения кн. д. имеет максимальное значение Д макс .Вэтом случае его можно определить как число, показывающее, во сколько раз максимальная плотность потока мощности превышает среднюю по всем направлениям плотности потока, то есть где П ср —такая плотность потока, которая была бы при ненаправленном излучении той же мощности, что и при направленном. К. н.д. зависит от формы характеристики направленности и может быть оценен по приближенной формуле где А = 35000÷45 000, α 0 излЕ , α 0 излН — углы излучения в плоскостях Е и Н, измеренные в градусах. Коэффициент полезного действия и коэффициент усиления антенны. Энергия, которая подводится к антенне по линии или непосредственно от генератора, частично излучается в пространство, а частично бесполезно расходуется в проводах антенны и окружающих ее предметах в основном на тепло. Коэффициентом полезного действия антенны (кпд) называется отношение мощности излучения (полезной мощности) ко всей мощности, подводимой к антенне и состоящей из активной мощности излучения Р изл и активной мощности потерь Р пот те Кпд. антенн УКВ близок к единице (более 0,9), а кпд. длинноволновых антенн невысок. Произведение кпд. на коэффициент направленного действия называется коэффициентом усиления антенны Обычно под величиной коэффициента усиления понимают его максимальное значение Коэффициент усиления используется для расчета поля излучения по известным величинам подводимой к антенне мощности ик. п. д. Наибольшая величина излучаемой антенной мощности, при которой еще не происходит электрический пробой, называется допустимой мощностью излучения. Входное сопротивление. Сопротивление излучения. Входным сопротивлением проволочной антенны называется отношение напряжения на входных клеммах антенны к входному току. Входное сопротивление непроволочных антенн (например, рупоров, питаемых волноводами, определяется аналогично входному сопротивлению волновода. Входное сопротивление антенны в общем случае является комплексным, то есть имеет активную и реактивную составляющие Величина входного сопротивления антенны зависит от распределения амплитуд тока в антенне и места подключения питания (фидера. При выполнении условий согласования к антенне подводится только активная мощность, которую можно определить по формуле где А — амплитуда тока на входе антенны R A – активная составляющая входного сопротивления. 101 Применяя далее обычную теорию переменного тока, можно мощности излучения и потерь определить по формулам Таким образом, активная составляющая входного сопротивления антенны состоят из сопротивления излучения и сопротивления потерь. Если сопротивление потерь, в основном, является реально существующим активным сопротивлением проводов антенны, то сопротивление излучения есть чисто расчетная величина, то есть представляет собой коэффициент пропорциональности между удвоенной мощностью излучения и квадратом амплитуды тока антенны. Ток в антенне можно измерить, а сопротивление излучения для ряда простых антенн можно рассчитать с помощью интегрального исчисления по известному закону распределения амплитуд тока. Тогда представится простая возможность расчета мощности излучения. В этом смысл введения понятия сопротивления излучения. По известным R изл и пот можно определить кпд. антенны по формуле Входное сопротивление антенны с неравномерным распределением амплитуды тока вдоль нее зависит от места подключения питания. Поэтому и сопротивление излучения тоже зависит от положения на антенне точек подключения фидера. Для устранения этого неудобства сопротивление излучения относят к пучности тока в антенне независимо от места включения питания. Следовательно, сопротивлением излучения называется такое воображаемое сопротивление, которое, будучи включенным, в пучность тока в антенне, поглощало бы мощность, равную мощности излучения. Если известна мощность излучения и характеристика направленности, то при отсутствии помехи поглощения радиоволн можно определять амплитуду поля в любой точке пространства по формуле идеальной радиопередачи 102 Действующая длина антенны. Понятие о действующей длине антенны эффективной высоте) введено в начальный период развития антенной техники для удобства расчета напряженности поля. Напряженность поля, создаваемая элементарным электрическим вибратором или диполем Герца в направлении максимума излучения определяется по формуле Напряженность поля пропорциональна площади тока, под которой понимается произведение Для реальных проволочных антенн напряженность поля в направлении максимума излучения определяется формулой Действующей длиной линейной антенны называется длина h д диполя Герца, который при равенстве его тока току в пучности антенны создает в направлении максимума излучения такое же поле, как и данная антенна. Смысл введения действующей высоты состоит в замене реальной антенны с неравномерным распределением тока по ее длине диполем Герца с равномерным распределением тока. Тогда представляется возможным рассчитать площадь тока Ада следовательно, и напряженность тока в дальней зоне по формуле Из рис. (80) видно, что для определения действующей длины антенны надо методом интегрирования найти площадь тока и привести ее к равновеликой площади прямоугольника, высотой которого является амплитуда тока в пучности антенны. Тогда основание прямоугольника и будет действующей высотой антенны. Понятие о действующей высоте справедливо только для проволочных линейных) антенн, коротких по сравнению с длиной волны, у которых распределение амплитуд тока по длине не изменяет знака. Это понятие неприменимо для зеркальных антенн, антенн поверхностных волн, рупорных излучателей и других антенн УКВ. Рисунок 80. К определению действующей длины антенны. Рабочим диапазоном (полосой пропускания антенны называется полоса частот, в пределах которой параметры и характеристики антенны изменяются в допустимых пределах. При изменении частоты (длины волны) и постоянной амплитуде напряжения на входе антенны изменяется ее входное сопротивление, условия согласования, амплитуда тока, направленные свойства, поляризация и другие параметры антенны. Частотной характеристикой антенны называется зависимость входного сопротивления от частоты, или коэффициента бегущей волны от частоты, или кн. дот частоты, или входного тока от частоты. В соответствии с этим различают полосы пропускания по входному току (рис. 81), к.н.д. и другим показателям. Рисунок 81. Частотная характеристика антенны по входному току. Параметры приемных антенн Процесс улавливания энергии радиоволн приемной антенной состоит в том, что поле радиоволны наводит вантенне э. д. с, которая возбуждает в проводе антенны ток. Ток проходит по линии в приемник. Следовательно, по отношению к приемнику приемная антенна является источником э. д. с. С некоторым внутренним сопротивлением Z вх . Нагрузочным сопротивлением приемной антенны является входное сопротивление Z вх приемника рис. 82). 104 Рисунок 82. Эквивалентная схема приемной антенны. Сущность принципа взаимности, который доказывается в теории четырехполюсников, состоит в следующем. Пусть имеются две антенны 1 и 2, расположенные в пространстве на любом расстоянии одна от другой (рис. 83). Подключим к зажимам 1—1 антенны 1 э. д. с. Е 1 ,а к зажимам 2—2 антенны 2 — амперметр, который покажет ток Затем к зажимам 2—2 антенны 2 подключим э. д. с. Е, а к зажимам 1—1 антенны 1 — амперметр, который покажет ток Принцип взаимности устанавливает, что имеет место равенство Рисунок 83. Четырехполюсник, эквивалентной радиолинии. Если же е 1 =е 2 ,то и Ток в приемной антенне определяется по формуле где Е напряженность поля в пункте приема, R изл , Д макс ,f(φ, θ) — сопротивление излучения, кн. д. и характеристика направленности этой же антенны при работе ее на передачу. 105 или где Отсюда следует, что характеристика направленности антенны, ее кпд, входное сопротивление, действующая высота, сопротивление излучения, кн. д. и другие параметры одинаковы при работе на передачу и работе на прием. Определения параметров в режиме приема несколько отличаются от определений в режиме передачи. Ниже приводятся некоторые из них. Характеристикой направленности приемной антенны (по полю) называется зависимость величины э. д. с, наводимой в приемной антенне, от направления прихода плоской электромагнитной волны при постоянной напряженности поля в пункте приема. Аналогично определяется характеристика приемной антенны по мощности. Коэффициентом направленного действия приемной антенны называется отношение мощности, принятой направленной антенной, к той мощности, которую приняла бы эта антенна, если бы она была ненаправленной. Коэффициентом полезного действия приемной антенны называется отношение полезной мощности, отданной приемнику, к полно мощности, принятой антенной. Вся энергия, принятая антенной расходуется на активном сопротивлении антенны и активном сопротивлении нагрузки. Активное входное сопротивление антенны состоит из сопротивления излучения и сопротивления потерь. Следовательно, вовремя приема сигнала приемная антенна излучает в пространство часть принятой энергии, то есть имеет место вторичное излучение. Мощность в нагрузке приемной антенны (полезная мощность) может быть определена по формуле 106 где н — активная составляющая сопротивления нагрузки, I амплитуда тока. Приемная антенна отдает в нагрузку максимальную мощность при выполнении условий согласования и движения волны вдоль направления максимального приема, те. при f(φ, θ)=1. Величину максимальной мощности можно определить по формуле Понятие действующей длины антенны неприменимо ко многим антеннам. Поэтому способность антенн принимать энергию падающих на них волн принято характеризовать эффективной (действующей) площадью приемной антенны, под которой понимается отношение принятой антенной мощности Р к плотности потока мощности в пункте приема П,т. е. Если плоская волна падает под прямым углом на всю геометрическую поверхность раскрыва антенны то Ноне все элементы площади антенны одинаково воспринимают падающую энергию и потому Р<Р пад ,а следовательно, и эф. Отношение S эф :S=Т называется коэффициентом использования площади антенны. Можно показать, что эффективная площадь антенны связана с кн. д, коэффициентом усиления и действующей длиной антенны формулами 107 3.2. Симметричный и несимметричный вибраторы. Распределение тока по симметричному вибратору Симметричным вибратором называется прямолинейный проводник длиною l виб =21,в середине которого включен источник э. д. с. Или приемник рис. 84). Он имеет симметричное относительно середины распределение тока и напряжение по длине плечи геометрическую симметрию. Можно получить симметричный вибратор из разомкнутой двухпроводной линии, если оба ее провода расположить в линию. Однако имеется существенное отличие симметричного вибратора от двухпроводной линии. Параметры двухпроводной линия (L1, С) постоянны по ее длине. Распределенная емкость вибратора (рис. 84) непостоянна по его длине. Поэтому для определения волнового сопротивления вибратора применяется формула которая применима при 1<λ/2, или формула В.Н. Кессених. Которая применима при l>λ/2. В этих формулах а – волновое сопротивление вибратора в м х 1— длина плеча а - радиус провода, λ — длина волны. Симметричный вибратор излучает энергию, поэтому распределение амплитуд тока по длине вибратора, выполненном даже из идеального проводника, отличаются от закона стоячей волны. Это отличие тем заметнее, чем больше диаметр вибратора, или, точнее, чем больше а. Рисунок 84. Симметричная линия (аи симметричный вибратор (б. 108 Излучаемую энергию можно считать поглощенной активным сопротивлением излучения, а последнее можно представить себе распределенным по длине вибратора. Втаком предположении распределение амплитуд тока и напряжения по длине вибратора будет подобно распределению их вдоль двухпроводной линии со значительными активными потерями (рис. 85). Излучение энергии, или наличие значительных активных потерь, вызывает уменьшение скорости распространения волн вдоль вибратора по сравнению с двухпроводной линией без потерь. Рисунок 85. Распределение амплитуд тока и напряжения (пунктирная линия) вдоль оси симметричного вибратора. Характеристики и параметры симметричного вибратора Напряженность поля излучения симметричного вибратора определяется по формуле где п — ток в пучности вибратора r – расстояние от вибратора до точки наблюдения θ — угол, отсчитанный от оси вибратора до направления на точку наблюдения, m=2π/λ Направленные свойства вибратора определяются формулой 109 которая и является характеристикой направленности. Нормированной характеристик9й направленности симметричного вибратора является функция f(θ)=F(θ)/F(90 0 ), то есть При отсчете угла θ от направления, перпендикулярного оси вибратора, Вплоскости, перпендикулярной оси вибратора и проходящей через его середину, то есть Н-плоскости, вибратор не обладает направленностью вследствие осевой симметрии. Следовательно, диаграммой направленности в этой плоскости является окружность. В плоскости вибратора, или Е- плоскости, направленные свойства вибратора определяются отношением Если 1=0,25 , то есть 21=0,5, то вибратор называется полуволновыми его характеристика направленности выражается формулой Диаграммы направленности симметричного вибратора в плоскости Е при различной его длине показаны на рис. 86. Во всех случаях вибратор не излучает вдоль его оси. При 1:λ>0,5 диаграммы имеют много лепестков, что объясняется интерференцией волн, излученных различными элементами вибратора. В пределах одного лепестка фаза волны не зависит от направления, а при переходе через нулевое направление скачком изменяется на обратную. Симметричный вибратор излучает сферические волны, линейно поляризованные в любой точке пространства. Центр сферической волны называется фазовым центром. Симметричный вибратор имеет фазовый центр, который совпадает с серединой вибратора. Максимальное значение кн. д. антенны можно определить по формуле 110 где макс максимальное значение ненормированной характеристики направленности. Для симметричного вибратора макс, а сопротивление излучения полуволнового вибратора равно 73,1 ома. Поэтому для полуволнового вибратора Д макс = 1,64, для одноволновогоД макс =2,4, а наибольшее значение Д макс =3.1 имеет вибратор длиной l=0,625λ. Рисунок 86. Характеристики направленности симметричного вибратора Сопротивление излучения симметричного вибратора определяется из уравнения где п — амплитуда тока в пучности (рис. 85). Практически сопротивление излучения рассчитывается по сложной формуле, на основании которой построен график на рис. 87. Если отношение не превышает 0,1, то R изл =20(ml) 4 . Точный расчет входного сопротивления также затруднителен. Для практических целей можно рассчитать входное сопротивление по приближенным формулам. Если минимум тока расположен не ближе, чем 111 (0,1÷0,15)λ к точкам подключения питания, и кпд. вибратора принят равным единице, тот. е. Если питание включено в точках минимального тока или минимум тока расположен не далее 0,15λ от точек питания, то Рисунок 87. Зависимость сопротивления излучения симметричного вибратора от его длины. Действующая длина симметричного вибратора определяется по формуле 112 Для полуволнового вибратора Способы питания симметричных вибраторов Вдиапазоне коротких волн симметричный вибратор можно подключать к генератору (приемнику) с помощью двухпроводных воздушных симметричных линий. Так как входное сопротивление вибратора обычно не отличается от волнового сопротивления фидера, то для согласования применяются различные согласующие устройства. Одним из них является дельта-трансформатор, который представляет собой расходящийся фидер, длиной L (рис. 88). Если представить себе полуволновый вибратор согнутым в его середине, то получим эквивалентную двухпроводную линию длиной 1=1 1 +1 2 =λ/4. Легко показать, что реактивное входное сопротивление разомкнутой линии длиной 1 2 и короткозамкнутой линии длиной 1 2 равны по величине и противоположны по знаку и, следовательно, эквивалентной схемой является резонансный контур (рис. 88, в. Активным сопротивлением эквивалентного колебательного контура является сопротивление излучения, пересчитанное к точкам аб. Его можно определить по формуле Рисунок 88. Дельта-трансформатор: а – схема б, в – эквивалентные схемы вибратора. 113 Входное сопротивление эквивалентного контура, те. входное сопротивление вибратора в точках аб определяется как отношение квадрата реактивного сопротивления одной ветви контура к активному сопротивлению, те. Так как то Положение точек питания аб на вибраторе можно подобрать таким, что входное сопротивление вибратора окажется равным волновому сопротивлению фидера в точках аб, то есть будет выполнено условие согласования. Однако волны могут отражаться от расходящейся части фидера, так как его волновое сопротивление изменяется по длине. Это отражение будет незначительным, если волновое сопротивление изменяется по длине плавно и если фазы волн, отраженных от различных точек трансформатора, окажутся противоположными на его входе. Этим условиям удовлетворяет длина расходящейся части, равная целому числу полуволн. В некоторых радиостанциях связи применяется питание вибратора с помощью однопроводного фидера, подключаемого к точке вибратора между его серединой и концом (рис. 89). Этот способ получается из предыдущего путем замены двухпроводного фидера однопроводным. Расчет входного сопротивления производится аналогично. Если фидер и вибратор имеют равные диаметры, то согласование получается при l 1 =0,36(1 1 +l 2 ). Рисунок 89. Питание вибратора однопроводным фидером. 114 В диапазоне УКВ симметричный вибратор пытают с помощью коаксиального фидера. Непосредственное их соединение нарушает симметрию, что приводит к уменьшению R изл и изменению формы характеристики направленности. Для устранения этого применяются симметрирующие переходные устройства запирающий стакан, колено, симметрирующая приставка. Симметричный вибратор подключается к симметричному выходу симметрирующего устройства, как это для примера показано на рис. 90. На рис. 91 показана схема щелевого симметрирующего устройства. Оба плеча вибратора подключены в точках аи б к наружной оболочке кабеля, которая двумя щелями разрезана на две части. Внутренний провод присоединен к одной из образовавшихся частей оболочки, а обе части оболочки образуют двухпроводную короткозамкнутую линию, к которой и подключены плечи вибратора. Фигурная щель изменяет волновое сопротивление двухпроводной линии по ее длине, что необходимо для согласования. На резонансной частоте длина короткозамкнутой линии равна четверти волны, и потому утечки токов из плеч вибратора практически отсутствуют. Сизменением волны утечки токов возрастают, но симметрия питания не нарушается. Рисунок 90. Питание симметричного вибратора с помощью коаксиального фидера а – двойной запирающий стакан б – колено при R вх =300Ом; в запирающий стакан г – колено при R вх =75Ом. 115 Рисунок 91. Щелевое симметрирующее устройство. Несимметричный вибратор Несимметричным называется вибратор, одно плечо которого по размерам илиформе отличается от другого. В широком диапазоне волн применяется несимметричный вибратор, который представляет собой одно плечо симметричного вибратора, а второе его плечо заменено металлическим телом. Таким телом могут быть шасси радиостанции, корпус самолета, автомобиля и т. д, система низкорасположенных над землей проводников воздушный противовес, система закопанных в землю проводников, те. земля (рис. 92). Рисунок 92. Несимметричный вертикальный вибратора с заземлением б – с воздушным противовесом в – характеристика направленности в вертикальной плоскости при l=0.63λ. Один полюс возбуждающего генератора присоединяется к вибратору, а второй — к металлическому телу или, как принято говорить, к заземлению. Заземление, следовательно, является обратным проводом для тока вибратора под действием э. д. с. Генератора в течение одного полупериода ток протекает от заземления к вибратору, а в течение второго полупериода в обратном направлении. 116 Сучетом влияния идеально проводящей земли характеристику направленности вертикального несимметричного вибратора в вертикальной плоскости можно определить по формуле где угол θ отсчитывается от горизонта. Из этой формулы видно, что характеристика направленности несимметричного вибратора в плоскости Е зависит от отношения 1:λ.В горизонтальной плоскости (плоскости Н)вибратор не обладает направленностью. При l≤0.7λ главный максимум излучения направлен горизонтально (рис. в. Проводимость реальной почвы не бесконечна велика. Поэтому главный максимум излучения направлен под некоторым углом макс к горизонту. Чем длиннее волна и чем больше проводимость почвы, тем меньше угол θ макс .На длинных волнах макс =0. Несимметричный вибратор излучает энергию только водном полупространстве вторая половина вибратора (заземление) энергии не излучает. Поэтому кн. д. несимметричного вибратора в два раза больше кн. д. симметричного вибратора. При равных входных токах и равных длинах плеч симметричного и несимметричного вибраторов последний излучает вдвое меньшую мощность. Так как мощность излучения пропорциональна сопротивлению излучения, то сопротивление излучения несимметричного вибратора в два раза меньше сопротивления излучения симметричного вибратора. Входное сопротивление несимметричного вибратора тоже в два раза меньше входного сопротивления симметричного вибратора. Активное входное сопротивление такого вибратора где п — сопротивление потерь. Если размеры вибратора малы по сравнению с длиной волны (l<0.1λ), что имеет место на длинных волнах, то активное входное сопротивление (без учета потерь) можно определить по формуле 117 т. к. при малых углах sin 2 ml=(ml) 2 . Если l≤0.35λ, то реактивную составляющую входного сопротивления можно определить по формуле Действующая длина вибратора определяется по формуле Для увеличения к. п. д.антенны нужно увеличивать сопротивление излучения и уменьшать сопротивление потерь. Сопротивление потерь заземленного вибратора можно считать равным сопротивлению заземления. Следовательно, заземление должно быть выполнено так, чтобы оно имело минимальное сопротивление. Увеличение сопротивления излучения связано с увеличением высоты вибратора, что технически сложно и дорого. Без увеличения высоты можно увеличить действующую длину применением горизонтальных частей (рис. 93). Горизонтальная часть представляет собой один или несколько параллельных проводов, поддерживаемых опорными мачтами. Она служит емкостной нагрузкой на конце антенны и не излучает энергии. В Т-образной антенне токи в горизонтальных частях противоположны, и их излучение взаимно компенсируется, кроме того, зеркальное изображение горизонтальной части противофазно самой горизонтальной части и их излучения взаимно компенсируются. Рисунок 93. Вертикальные несимметричные антенны с горизонтальными частями а – Т-образная; б – Г-образная; в – эквивалентная схема Г-образной антенны г – зонтичная д – дисковая. 118 При наличии горизонтальной части ток в вертикальном вибраторе распределен более равномерно, площадь тока приближается к прямоугольнику и действующая высота увеличивается. Ее можно определить по формуле Эквивалентная длина горизонтальной части для Г- и Т-образных антенн определяется соответственно из уравнений Входное реактивное сопротивление вертикального нагруженного вибратора определяется по формуле Если антенна настроена в резонанс, то ее входное сопротивление чисто активное, заданная мощность достигается при меньшем напряжении генератора, и создаются оптимальные условия для работы генератора. |