Н.М. Изюмов, Д.П. Линде - Основы радиотехники (1083412), страница 28
Текст из файла (страница 28)
Чем равномернее ~распределение тока по антенному проводу, тем ближе действующая высота антенны к геометрической и тем лучше используется излучающий ~провах. Действующая .высота полуволиового вибратора Лд =0,64Лп где Лг — геометрическая .длина вибратора. В~ведение этого понятия позволяет получить общую для асех типов антеннь зависимость ~напфяженностк электрического .паля, созда~ваемого в некоторой точке пространства, от тона, действующей высоты н расстояния до данной точки. Напряженность поля, создаваемая антенной, пропорциональна площади така, т. е. произведенвю тока в пучности ~на действующую высоту.
С увеличением расстояния от антенны напряженность поля убывает обратно пропорционально |расстоянию г; ( „Лд г (6.18) где А — коэффициент пропорциональности, зависящий от условий распространения элсктромапнипных ~волн, направления по отношению к антенне, Пля которого подсчитывается напряженность поля, и от выбрапной системы единиц. Элсктричеокое поле прафически меж. но охарактеризовать,векторами, значение и направление которых изображают значение и направление электрических сил, действующих ~в различных точках пространства. Протекание переменного тока по проводу прямолинейной антенны создает в окружающем пространстве электрическое поле, ~векторы которого параллельны проводу антенны (рис.
6.10). Это означает, что электрический заряд, помещенный в это поле,~под его действием движется параллельно проводу антенны. Такое поле принято называть, поляризованным или ц о л е м п ол я р и з о в а н н ы х .в о л н. Вопрос о поляризации имеет в радиотехнике существенное значение. Так, если в поле вертикально поляризованных ~волн ~поместить горизонтальную приемную антенну, то никаких токов в ней наводиться не будет (рис. 6.!Оо). Чем ближе направление оси приемной антенны,к направлению ~поляризации, тем больший ток изводится,в ней. Напряженность поля, излучаемого линейным симметричным ~вибратором, .в данной точке ~пространства определяется двумя факторами: поля~ризацией излучения вибратора и сложением волн, излучаемых его ~различными участкамн.
Рассмотрвм ~влияние этих факторов на примере симметричного ~полуволнового диполя. Электрическое поле ~вол~и, излучаемых ~в направлении А (рис. 6.11,а), об- Ео ЕВ lы ~ Еа Рис. 6.11. Излученне диполя по различным направлениям ! 1 ) з) Рнс.
612. Диагрзммы направленности полуволнового вибраторш а — пространственное изображение; б — в горизон- тальной плоскости; в — в вертикальной плоскости ладает максимальной интенсивностью, поскольку оно совпадает с направлением поля источмика, возбуждающего колебания ~в .вибраторе. Кроме того, синфазные токи, текущие в обеих половинах двполя, создают синфазные волны, которые усиливают одна другую.
Поэтому излучение в .нап~ра~влении Л максимально и приблизительно ~равно арифметической сумме, волн, излученных отдельными участками вябратора в этом направлении. Электрическое поле ~воли, излучаемых в направлении Б (рис. 6,1!,б), значительно слабее, поскольку электрическое воле волны Ев создается только составляющей поля вибратора Е„перпендикулярной направлению распро странвння Б. По этой же азричиме вибратор ничего ле излучает в направлении своей осн, так как составляющая поля, перпендикулярная ~направлению оси вибратора,,:равна нулю.
С другой стороны, волны, излученные синфаэными то каз(и (зазлнчных участков вибратора, приобретают значительную разность хода Ьд ~при распространении я ~направлении Б.,Поэтому в зависимости от того, насколько маправление Б отличается от наззравлвния А, онн будут только частично усиливать друг друга. Для того чтобы характеризовать излучение антенн по различным направлениям, строят д и а г~р а мы ы н ни р а ~в л е н н о с т и (их ~называют также характеристика~ми излучения). Они представляют собой графики, ха~рактвризующие в относительных единицах интенсивность излучения антенны ло различным на~правлениям, лежащим ~в той ил~ иной цлоокости.
Обычно приводятся диаграммы для двух плоскостей: горизонтальной н вертикальной, Чаше всего они строятся .в ~полярной системе коордижат, При этом,расстояние от центра до юриной характеризует ,в некотороч масштабе интенсивность излучения по данному направлению. Диагразема излучения,полрволнового аибратора ,(рвс. 6.12) имеет ~максимум в ~направлении, ~перпендикулярном оси вибратора. С уменьшением угла интенсивность излучения падает и н яа.
правлении оси вибратора становится равной .нулю, В плоскости, перпендикулярвой оси диполя, вследствие симмегрии антенны излучение по,всем направления~и одинаково, и диапрамма направленности имеет вид окружности. Наюргвленность излучения антенных устройств обычно желательна. За редким исключением абсолюпно ненаправленное излучение не только не нужно, но и не выгодно, так как всегда существуют ,направления, по которым излучать энергию не имеет смысла, и, наоборот, есть направления, по которым желательно создавать максимально интенсивное излучевие. Часто конструируют специальные антенные системы, об- 6.3. ВЛИЯНИЕ ЗЕМЛИ НА ИЗЛУЧЕНИЕ АНТЕНН. НЕСИММЕТРИЧНЫЕ ВИВРАТОРЫ лвдазощие,резко выраженнымн направленными свойствами.
Обычно диаграмму направленности характеризуют шириной, оценивая ее углом между двумя нацра~вленнями, по которым мощность излучения уменьшается в два раза по сравнению с модностью излучения пз главному на~пдввлению. Предположим, что п~риемнзгк принимает сигналы от передатчика, работающего с абсолютно ненап~равленной «изотропной» антенной, излучающей энергию равномерно по всем нап~равлениям. Если затем заменить зту антенну направленной и ~направить максимум излучения,в сторону приемника, то прч той же мощности излучения громкость приема .возрастет. В этом случае замена ненаправленной антенны на направленную эививалентна увеличению мощности передатчика.
Число, которое показывает, во сколько раз можно уменыпить мощность передатчика ~прн переходе с ненапра|вленной антенны к маправлен. ной, сомрацяя нсизмеяной силу сигнала в навравлении главного излучения, прн. нято называть коэффициснтом направлен. ного действия ант е н н ы. Например,,полуволнавый диполь обладает ~коэффициентом на«травленного действия, равным 1,64. Поскольку абсолютно ненапра~влеиных антенн не существует, то более реальную оценку коэффициента направленного действия можно получить ора~внением направленности разлччных энтони с некоторой наиболее часто употребляемой слаба наиравленной антекной. Такой образцовой антея~ной обычно считают полуволновый симметричный диполь.
В дальнейшем мы и будем определять коэффициент на. правленного действия антенн по отношению к его излучению в нап~равлении До снх пор мы рассматривали ачтенну изолированно от внешних факторов, которые оказывают влияние нз ее излучающие свойства. Но антенна. работает, как правило, вблизи поверхности земли, влияющей как яа мощность излучения антенны, так и на ее дкаграмму направленности.
Чтобы учесть влияние на:работу антенны поворхности земли, будем сначала считать, 'жо антенна располагается над поверхностью идеального проводника. Излученные прч этом антенной электромагнитные волны приходят ,в некоторую произвольнузо точку дростра~нспва Р д~вумя различными 4 — 13! максимального излучения. Произвезснэе этого коэффициента направленного лсйствия на КПД антевны,принято называть у силе|и нем и ~выражать сто в деци.белах. Выше говорилось главным образом о передающих антеннах, излучающих электромагнитные волны, но сделанные выводы относятся и к приемным антеннам. Твк, если при передаче антенна дает максимальное излучение электромагнитных волн в,некотором направлении, то при работе этой же антенны в качестве приемной приходящие с этого направления волны будут на~водить наибольшие токи в антенне; ~волны, приходящие с тех нашравлений, куда антевна при передаче пе излучает, воздействия на антенну при приеме яе оказывают.
Иными словами, напра~вленные свойства аитевны цри переходе с доредачн на прием,не изменяются. Поэтому при приеме станций с виданного нацравления всегда выгодно использовать направленную приемную амтенну, ~не принимающую передачу мешающих радиостанций с других |направлений. Она будет создавать ма,входе приемника более мощный сигнал, чем ненаправленная ан« тенна.
На основании этого можно сказать, что понятия коэффициента направленного действия и усиления остаются в силе и п|рн работе антеины на прием. Это «~в о й с т в о обратимостин а н те ни позволяет без ущерба ограничиться ~рассмотрением их характеристик ~при рабате только на передачу. Конечно, существует ряд специальных приемных антенн, однако они в подавляющем большвастве случаев используются только в магистральных сетях и в этой книге рассмаприваться не будут. путями: непосредспвенно от самой антенны и отразившись от поверхности провод~ника (рис.
6.!З,а). Для того чтобы найти ~результирующее поле в точке Р после сложения примой н отраженной волн, удобно пользоваться ~п~редставлением о «зеркальном иэображении антенны», введение которого мол!но пояонить следующим образом. Если над идеально проводящей поверх~костью ,на высоте й (в точке А) помещен за~ряд + О (рис. 6.13,б), то ва ней вследствие электростатического притяжения свободные заряды размещаются так, что горизонталь9у а/ Рис. 6.13. Излучение антенны над вдеально проводя- щей поверхностью; а — пути прямой и отраженной волн; б — электриче- ский заряд и его зеркальное изображение гч ! ) ГО 1 3 а) Рис. 6.14.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
