военка (1083414), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

Если же заряд, поднятый над иде­ально проводящей землей, движется в горизонтальном направлении, например слева направо (рис. 6.14,6), то противо­положный по знаку зеркальный заряд передвигается в том же направлении. Значит, если в горизонтальной антенне течет ток в одном направлении, то в ее зеркальном изображении ток течет з противоположном направлении. Таким образом, горизонтальная антенна и ее зеркальное изображение образуют систе­му из двух противофазных вибраторов.

Рис. 6.15. Несимметричный заземлен­ный вибратор:

а — распределение тока в вибрато­ре и в его зеркальном изображении; б — включение возбуждающего ге­нератора

Из сказанного видно, что наличие хорошо проводящей земли под антенной существенно изменяет ее свойства. Ес­ли вертикальную антенну расположить так, чтобы ее нижний конец касался по­верхности земли, то она образует вмес­те со своим зеркальным изображением симметричный вибратор (рис. 6.15,а),

резонансная волна которого в 2 раза длиннее этого симметричного вибрато­ра и, следовательно, в 4 раза больше высоты самой антенны. Поэтому зазем­ленную антенну часто называют чет­вертьволновым вибратором.

До настоящего времени наряду с симметричным вибратором она считает­ся одним из основных, наиболее рас­пространенных антенных устройств. До­стоинство заземленного вибратора за­ключается в простоте его устройств ч малой длине, что особенно важно при работе на относительно длинных вол­нах. Поскольку вместе с зеркальным изображением заземленный вибратор об­разует симметричный полуволновый виб­ратор, то поле его излучения над по­верхностью земли является полем по- луволнового вибратора (рис. 6.16), нижняя половина диаграммы направ­ленности которого срезана землей.

Вследствие того, что распределение тока и напряжения вдоль несимметрич-

Рис. 6:16. Диаграммы направленно­сти несимметричного вибратора: а — в горизонтальной плоскости; б — в вертикальной плоскости

ного заземленного вибратора такое же, кж и у симметричного, характер изме­нения его реактивного и активного со­противлений такой же, как у симметрич­ного, а все расчетные формулы, выве­денные 'для симметричного вибратора, справедливы и для несимметричного. Единственная разница заключается в том, что потенциал второго зажима ге­нератора, соединенного с землей, в лю­бой момент времени равен нулю. По­этому разность потенциалов между за­жимом несимметричного вибратора . и землей всегда вдвое меньше, чем меж­ду этим зажимом и его зеркальным изображением, т. е. чем у симметрично­го вибратора. Следовательно, входное сопротивление несимметричного вибра­тора оказывается вдвое меньшим, чем у симметричного, а сопротивление излу­чения четвертьволнового несимметрич­ного вибратора равно половине сопро­тивления 'излучения полуволнового ди­поля, т. е. д = 36,6 Ом. По той же причине волновое сопротивление несим­метричных антенн можно считать рав­ным половине волнового сопротивления симметричных антенн, т. е. Z₀«500 Ом.

Все сказанное справедливо только в том случае, когда земля представляет собой идеальный проводник. Когда же земля обладает плохими проводящими свойствами, характер распределения то­ка в земной поверхности изменяется, в результате чего поле излучения вибрато­ра меняется. Кроме того, увеличение активного сопротивления земли приво­дит к возрастанию потерь во всей из­лучающей системе, состоящей из вибра­тора и земли, уменьшению амплитуды тока, уменьшению излучаемой мощности и КПД антенны

.Особенно большое значение имеет сопротивление земли вблизи основания антенны, куда стекаются все токи, на­веденные антенной в земле. Для улуч­шения проводимости этого участка при­меняют металлизацию земли: закапы­вают в землю металлические листы, провода, улучшают химический состав почвы, пропитывая ее различными соля­ми (рис. 6.17). Теоретические расчеты

земли производят в радиусе порядка полуволны ©округ основания антенны.

Рис. 617. Заземление и противовес

Опыт показывает, что нет надобно­сти выполнять заземление в виде сплошного металлического листа; доста­точно хорошо работает система радиаль- но расходящихся проводов, закопанных в землю на глубину 20—50 см. Увели­чение общего числа проводов улучшает качество заземления, однако увеличение их числа свыше 100—120 не дает уже существенного эффекта. Качество зазем­ления улучшается, если радиальные про­вода соединяются между собой пере­мычками.

показывают, что наибольшие потери имеют место в зоне с радиусом прибли­зительно 0,35?i. Поэтому металлизацию

Часто заземление заменяют систе­мой проводов, не зарытых, а поднятых над землей, называемых .п р о т и ;в о ,в е - с о м. Последний должен достаточно хо­рошо экранировать антенный провод от земли, играя роль хорошо проводящей поверхности. Он обычно дает худшие результаты, чем заземление, но в ряде случаев его применение оказывается технически более целесообразным (на­пример, в передвижных радиостанциях, при установке станции на каменистом грунте и т. п.).

6.4. РЕЗОНАНСНЫЕ ЧАСТОТЫ АНТЕНН. ГАРМОНИКОВЫЕ АНТЕННЫ

Рис. 6.18. Распределение тока в симметричных и несимметричных вибраторах на основной волне и высших гармониках

Рассматривая резонансные кривые симметричной антенны (см. рис. 6.7), можно убедиться в том, что одна и та же антенна обладает бесконечным мно­жеством резонансных частот. Оставляя неизменной длину антенны и изменяя длин/ волны, можно получить резонанс­ные явления в ней всякий раз, когда вдоль нее будет укладываться целое число полуволн. При этом наиболее длинной резонансной волной будет та, половина которой уложится в антенне. Эту волну принято называть основной резонансной волной антенны. Более ко­роткие волны, для которых антенна так­же оказывается настроенной в резонанс, называют высшими гармониками антен­ны. При этом им приписывают номер по числу полуволн, которые укладываются вдоль провода антенны.

провод представляет собой резонансную систему. Следовательно, и во всем про-

Справедливость высказанного суж­дения легко понять, рассмотрев распре­деление стоячих волн тока в проводе симметричной антенны в тех случаях, когда вдоль него укладывается целое число полуволн (рис. 6.18). Каждый по- луволновый отрезок провода можно рас­сматривать как участок, изолированный от других, поскольку на его концах ток в любой момент времени равен нулю. Как уже было показано, полуволновый

Рис. 6.19. Диаграммы направленности симметричных вибраторов различной длины

воде, содержащем целое число полу­волн, имеет место резонанс. Высшие гар­моники антенны принято делить на чет­ные и нечетные ib зависимости от того, четное или нечетное число полуволн ук­ладывается ib проводе.

Симметричные антенны представля­ют собой резонансные системы, особен­но хорошо излучающие все полны, це­лое число полуволн (которых укладыва­ется вдоль их длины. Несимметричные антенны также представляют собой ре­зонансные системы. Но они особенно хо­рошо излучают те волны, целое число четвертей которых укладывается вдоль их длины. Основной резонансной вол­ной для них будет та, четверть длины которой равна длине антенны.

На основной волне (рис. 6.18,а) и всех нечетных гармониках (рис. 6.18,в,д и ж) точки литания располагаются з пучности тока, и в антенне имеет место резонанс напряжения. При этом ее вход­ное сопротивление невелико и равно со­противлению потерь в пени антенны. На всех четных гармониках (рис. 6.18,6, г,е и з) точки, к которым подводится пи­тание, оказываются расположенными в узлах тока, и в антенне имеет место ре­зонанс токов. При этом ее входное со­противление становится весьма значи­тельным.

При переходе с одной нечетной гар­моники на другую нечетную или с од­ной четной на другую четную входное сопротивление антенны меняется сравни­тельно мало; при переходе же с чет­ной гармоники на нечетную или наобо­рот оно изменяется очень сильно. Это свойство позволяет 'без перестройки эф­фективно использовать антенны для ра­боты на нескольких фиксированных вол­нах (при этом обычно используются ли­бо четные, либо нечетные гармоники). Антенны, работающие на высших гар­мониках, получили название гармо- н и к о в ы х.

На рис. 6.19 показаны диаграммы направленности симметричных антенн в плоскости, проходящей через ось виб­раторов, при различных отношениях 1/лямбда без учета влияния земли. Для того

чтобы получить диаграмму направлен­ности в вертикальной плоскости несим­метричных заземленных вибраторов вдвое меньшей высоты, нужно повернуть всю картину на 90° и отрезать ниж­нюю половину по штриховой линии. Из проведенного рассмотрения становится ясно, что входное сопротивление и на­правленные свойства вибратора завися1 от отношения 1/лямбда или, как говорят, «электрической длины» вибра­тора, т. е. его длины, выраженной в до­лях рабочей волны

.6.5. СИНФАЗНЫЕ И ПРОТИВОФАЗНЫЕ АНТЕННЫ. РЕФЛЕКТОРЫ И ДИРЕКТОРЫ

Для получения направленного излу­чения в технике KB и УКВ радиоволн часто используют системы вибраторов, определенным образом расположенных один относительно другого. Обычно виб­раторы используются так, что токи s них находятся либо в фазе, либо в про- тивофазе. В зависимости от этого сис­тему называют синфазной или про­тивофазной. Впервые такие антен­ные системы разработаны в СССР М. А. Бонч-Бруевичем и .В. В. Татариновым.

Рассмотрим сначала работу проти­вофазных антенн. Если вибраторы, по которым протекают противофазные то­ки (т. е. сдвинуты на 180°), располо­жить на некотором расстоянии D друг от друга, соизмеримом с длиной волны, то система будет излучать. Каждый из

таких вибраторов (рис. 6.20) излучает во все стороны электромагнитные волны, фазы которых у вибратора определяют­ся фазой тока в этом (вибраторе. Вол­на, излученная .вибратором 7, движу­щаяся направо, достигает вибратора 2 симметричным или .несимметричным из­лучателем, и от его электрической дли­ны.

Характеристики

Список файлов семинаров