Расчет геометрических размеров антенны

Расчет геометрических размеров антенны

        Ромбическая антенна не является синфазной ( поля , создаваемые отдельными её элементами , складываются в направлении максимального излучения с некоторой расфазировкой ) ; поэтому можно найти оптимальные размеры антенны , обеспечивающие максимальное значение коэффициента усиления в заданном направлении .

Нам требуется обеспечить максимальное усиления антенны в направлении , характеризуемом углом наклона  Δ₀  . Угол наклона зависит от протяженности радиолинии и параметров ионосферы . Для трассы протяженностью 6000 км угол наклона составляет приблизительно 12º [ 1 ] .   

          Оптимальное значение угла Ф можно определить по формуле :

Ф = 90º – Δ ₀  .                                           ( 1 )

          Оптимальное значение l :

	2

 

l = λ  ⁄ ( 2 sin  Δ ₀ )                                        ( 2 )

          Оптимальное значение Н :

Н = λ  ⁄ ( 4 sin Δ ₀ )                                        ( 3 )

          Для уга Δ ₀ = 12º получаем следующие параметры антенны :  Ф = 69,6º ;

l = 10 λ ; Н = 1,2 λ .

       При практическом выполнении ромбических антенн обычно не придерживаются указанных оптимальных значений Ф и l , так как антенны в этом случае весьма громоздкие , дорогие и требуют для своего размещения большой площади . Некоторое отклонение от оптимальных  размеров , в частности уменьшение длины в 1,5 – 2 раза , не приводит к заметному уменьшению  КУ, поскольку в окрестности своего максимума КУ слабо меняется при изменении определяющих его параметров . Обычно  l  не превышает  6 λ ₀ ,  где λ ₀ — средняя длина волны рабочего диапазона . При  выбранном значении l угол Ф определяется из условия   β l ( 1 – sin Ф cos Δ ₀ ) = π  , где β — коэффициент фазы .

β ≈ 2 π  ⁄ λ                                               ( 4 )

       Возьмем  l = 6 λ ₀ . Тогда  Ф = 70º ,  Н = 1,2 λ ₀ . Такая ромбическая антенна обозначается   РГ .         

       Найдем  λ ₀ , для этого определим λ _max = c / f _н  и  λ _min = с / f _в .

f _н = 7,5 МГц ;  f _в = 20 МГц ;  с - скорость электромагнитных волн .

l _max = 40 м , l _min = 15 м .

λ ₀ = ( λ _max + λ _min ) ⁄ 2 = 27,5 м .

        Размеры  ромбической  антенны  для  заданной  трассы :   l = 120 м ,

Н = 22 м , Ф = 70º .

Расчет характеристик направленности

в горизонтальной и вертикальной плоскостях

       Горизонтальная  ромбическая  антенна  излучает  как  горизонтально , так  и  параллельно  поляризованное  поле .  Для  полной  характеристики ее излучающих свойств необходимо рассмотреть диаграммы направленности  для обеих поляризаций . В системе координат φ и Δ (φ – азимутальный угол , отсчитываемый от большой диагонали ромба ) ДН для горизонтально поляризованного поля определяется выражением [ 2 ] :

( 5 )