военка_оригинал (Готовый семинар), страница 6

ИГоризонтальный провод, располо­женный низко над землей (на высоте, малой по сравнению с длиной волны), практически ничего не излучает, так как •при этом образует со своим зеркальным изображением обычную двухпроводную длинную линию. С увеличением высоты расстояние между антенной и ее зер­кальным изображением растет, и, когда оно становится соизмеримым с длиной волны, они образуют излучающую про­тивофазную систему. Естественно, что вид характеристики излучения изменяет­ся в зависимости от высоты. На рис. 6.27,а приведены диаграммы направлен­ности расположенного над землей по- луволнового вибратора в плоскости, перпендикулярной его оси. Рассмотрение этих диаграмм приводит к выводу, что горизонтальная антенна, расположенная над хорошо проводящей землей, не из­лучает энергию вдоль поверхности земли.

В вертикальной плоскости, проходя­щей через ось вибратора, интенсивность излучения также зависит от высоты. Для нахождения диаграмм направленно­сти в этой плоскости воспользуемся об­щим правилом нахождения диаграмм сложных систем. В подавляющем боль­шинстве случаев эти антенные системы строятся так, что отдельные излучате

-

Рис. 6.27. Диаграммы направленности полуволнового вибратора над хорошо проводящей землей при различных высотах подвеса

ли, входящие в них, имеют одинаковые диаграммы направленности и одинаково ориентируются в пространстве. Это по­зволяет найти результирующую диаграм­му направленности антенны в два приема.

Прежде всего рассчитывают резуль­тирующую диаграмму направленности системы в предположении, что все ее элементы излучают энергию по всем направлениям с некоторой средней ин­тенсивностью, а затем учитывают не­равномерность излучения вибраторов по различным направлениям, умножая гра­фически диаграмму системы ненаправ­ленных излучателей на диаграмму на­правленности вибратора (построенную в относительных единицах). На рис. 6.27,6 представлены полученные таким образом диаграммы направленности поднятого на высоту h полуволнового вибратора в плоскости, проходящей че­рез его ось. Для этого диаграммы на рис. 6.27,а графически перемножаются на диаграмму направленности полувол­нового вибратора в данной плоскости, приведенную на рис. 6.12.

Из рис. 6.27 видно, что с увеличе­нием высоты возрастает число лепест­ков в диаграмме направленности и од­новременно увеличивается направлен­ность излучения. В направлении макси­мального излучения поле горизонтальной антенны превышает поле ненаправлен­ного излучателя в 1,4—1,7 раза при изменении высоты подвеса от Д=0,25Я до 0,5 Я, т. е. коэффициент направленно­го действия получается небольшой. Важно заметить, что в плоскости, пер­пендикулярной оси вибратора, в кото­рой его диаграмма направленности представляет окружность, с увеличением высоты подвеса вибратора возрастает интенсивность излучения под малыми углами к горизонту. При этом чем выше подвешена антенна, тем ближе к гори­зонту располагается нижний лепесток. Излучение под углами, близкими к вер­тикали, при изменении h периодически то появляется, то исчезает.

Из зависимости сопротивления из­лучения горизонтального полуволнового вибратора от высоты подвеса над зем­лей (рис. 6.23) видно, что сопротивле­ние излучения быстро возрастает с уве­личением высоты, достигая на высоте /i — 0,25 X величины сопротивления из­лучения диполя в свободном пространст­ве. При дальнейшем увеличении высоты сопротивление излучения практически из­меняется относительно мало. Следова­тельно, ориентировочные энергетические расчеты вибраторов, подвешенных на высоте более 0,25 X, можно произво­дить без учета влияния земли, тем бо­лее, что точный учет его затруднен раз­личием электрических свойств земной поверхности. Сопротивление излучения антенн других размеров изменяется та­ким же образом, и при расчетах допус

-

Рис. 6.28. Изменение сопротивления излу­чения горизонтально­го полуволнового вибратора от высоты подвеса над землей

тимо пользоваться графиком, приведен­ным на рис. 6.28, при увеличении или уменьшении абсолютного значения со­противления излучения в соответствии с графиком рис. 6.5.

Обычно поверхность земли под ан­тенной не обладает свойствами идеаль­ного проводника, поэтому электрическое поле антенны наводит в земле перемен­ные токи, имеющие значительную вер­тикальную составляющую. Эти токи также создают поле излучения антенны, в результате чего поле антенны, подве­шенной над поверхностью земли, содер­жит не только горизонтально, но и вертикально поляризованные волны.

Поскольку земля представляет для токов, наведенных в ней, конечное со­противление, то некоторая доля энер­гии, излучаемая антенной, поглощается. Чем ближе антенна к земле, тем значи­тельнее потери и меньше ее КПД. В ре­зультате поглощения в почве отражен­ные земной поверхностью волны имеют меньшую интенсивность, чем при отра­жении от идеально проводящей земли, в которой поглощение энергии отсутст­вует. Поэтому результирующее поле над поверхностью земли отличается от поля над идеальным проводником. Наи­большее отличие имеет место при низ­ком расположении антенны. Влияние со­противления земли в этом случае может привести к повороту характеристики из­лучения полуволнового вибратора на 90°. При этом излучение в горизонталь­ной плоскости оказывается направлен­ным вдоль оси вибратора.

Объясняется это тем, что при пло­хой проводимости земли емкостные то­ки от .вибратора проникают в землю (рис. 6.29) и цепь тока образует рамку,

Рис. 6.29. Горизонтальный вибратор над плохо проводящей землей

диаграмма направленности которой име­ет в горизонтальной плоскости врд вось­мерки, вытянутой вдоль оси вибратора (см. § 6.8). Излучение же тока, проте­кающего в горизонтальном вибраторе при низком расположении, невелико из-за влияния его «зеркального изобра­жения». Это явление сказывается в раз­ной степени при различной высоте под­веса антенны и различной проводимо­сти земли. В общем случае излучение горизонтального диполя в направлении оси не равно нулю, что благоприятно для ненаправленной работы.

Рис. 6 30. Диаграммы направленности горизон­тальных вибраторов в плоскости, перпендику­лярной их оси над по­верхностями с различной проводимостью

На рис. 6.30 приведены эксперимен­тально снятые на волне 50 м диаграм­мы направленности в вертикальной пло­скости горизонтальных антенн, распо

-

ложенных над хорошо проводящей по­верхностью (кривая 1—вад морской водой), над полу.проводящей поверх­ностью (кривая 2 — над сырой почвой) и над плохо проводящей поверхностью (кривая 3 — над сухой почвой). Они по­казывают, что с ухудшением проводи­мости почвы результирующее поле не­сколько уменьшается, однако эти из­менения не очень велики. Поэтому на практике пользуются диаграммами, по­лученными для горизонтальных антенн над идеально проводящей землей.

Вертикальные антенны, излучающие над идеально проводящей землей, обра­зуют со своим зеркальным изображе­нием синфазную систему вытянутых по одной линии вибраторов. Такая система имеет максимум излучения в плоскости, перпендикулярной их оси, т. е. в гори­зонтальной плоскости, и минимум излу­чения в вертикальном направлении.

На рис. 6.31,а приведены характе­ристики излучения двух синфазных не- зонту и с увеличением высоты подвеса антенны увеличивают свою интенсив­ность и опускаются вниз; одновременно они сужаются, и направленность излу­чения возрастает.

Несколько иначе обстоит дело с из­лучением несимметричных заземленных антенн. Они вместе со своими зеркаль­ными изображениями образуют симмет­ричные антенны, характер излучения ко­торых целиком определяется их длиной. Поэтому для нахождения диаграмм на­правленности нужно пользоваться соот­ветствующими характеристиками излу­чения симметричных антенн различной длины, приведенными на рис. 6.19.

Сопротивление излучения вертикаль­ных антенн меньше, чем горизонталь­ных, зависит от высоты подвеса. При минимальной высоте подвеса, когда нижний конец антенны находится на уровне земли, сопротивление излучения полуволнового вибратора, как указыва­лось выше, равно 100 Ом. При увели-

Рис. 6 31. Диаграммы направленности вертикаль­ных антенн, расположенных над землей: а — двух синфазных ненаправленных излучате­лей; б — полуволнового симметричного вибрато­ра (штриховые линии соответствуют случаю плохо проводящей земли)

направленных излучателей при различ­ных расстояниях между ними, а на рис. 6.31,6 — характеристики излучения полуволнового симметричного вибрато­ра, расположенного на разной высоте над землей. С увеличением высоты под­веса возрастает число лепестков диа­граммы направленности и увеличивает­ся направленность излучения в направ­лении к горизонту. Новые лепестки по­являются под большими углами к гори- чении высоты центра антенны над зем­лей оно быстро падает до сопротивле­ния излучения полуволнового вибрато­ра в свободном пространстве (73,1 Ом). Начиная с высоты /г = 0,25А, (рис. 6.32) все энергетические расчеты вертикаль­ных антенн можно производить, не учи­тывая влияния земли.

Если земля имеет плохую проводи­мость, диаграмма направленности изме­няется главным образом под малым

и