военка (1083414), страница 6
Текст из файла (страница 6)
.
В антенной технике широко используются как рефлекторы, так и директо- ры, а в некоторых случаях применяются и те, и другие вместе.
На рис. 6.26 над каждой из диаграмм направленности указано сопротивление излучения для антенны, состоящей из полуволновых активного и пассивного вибраторов. Из указанных сопротивлений видно, что с уменьшением расстояния между вибраторами сопротивление излучения уменьшается.6.6. ДИАГРАММЫ НАПРАВЛЕННОСТИ АНТЕНН С УЧЕТОМ ВЛИЯНИЯ ПОВЕРХНОСТИ ЗЕМЛ
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
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
