Физика \ Антенны и устройство СВЧ

Основные электрические параметры антенн. Эффективная площадь антенны А, страница 17

Поэтому токи в вертикальной антенне и ее изображении будут совпадать по фазе, а токи в горизонтальной антенне и ее изображении окажутся противофазными. Из сказанного следует, что влияние земли на поле вертикальной и горизонтальной антенн будет различным.

В соответствии с вышеизложенным вертикальный симметричный вибратор, расположенный на высоте  над идеально проводящей Подпись: плоской землей (рис.3,а), можно заменить двумя синфазными вертикальными вибраторами, размещенными в свободном пространстве на расстоянии  (рис.3,6).

Поэтому, пользуясь теоремой перемножения, получим для диаграммы направленности выражение (в вертикальной плоскости, проходящей через вибратор)

где

- диаграмма направленности симметричного вибратора длиною  в свободном пространстве,

- множитель, учитывающий влияние земли.

В формуле (4) значения углов  следует ограничить пределами:  (верхняя полусфера).

Входное сопротивление вибратора с учетом влияния земли можно вычислить, пользуясь соотношением

где      - собственное сопротивление вибратора;

 - вносимое сопротивление (для заданных значений  - оно определяется при помощи таблиц или графиков).

Подпись: Горизонтальный симметричный вибратор, подвешенный на высоте  над идеально проводящей плоской землей (рис.4,а), следует заменить системой из двух противофазных горизонтальных вибраторов, расположенных в свободном пространстве на расстоянии  (рис.4,б).

При этом выражение для ДН по теореме перемножения с учетом фаз токов и направления отсчета углов  (рис.4,б) в плоскости  может   быть представлено   формулой

а в плоскости   

т.е. определяется множителем решетки.

Входное сопротивление горизонтального вибратора определяется соотношением

Таким образом, из выражений (4) и (6) видно, что множитель, учитывающий влияние земли, для вертикального вибратора вдоль земли дает максимальное значение: , так как , а для горизонтального обращается в нуль: . Иными словами, горизонтальный вибратор вдоль идеально проводящей земли не излучает.

ЗАЗЕМЛЕННЫЕ ВИБРАТОРЫ

Подпись: Из рассмотрения влияния земли на параметры симметричных вибраторов видно, в частности, что для работы поверхностной волной (вдоль поверхности земли) следует применять вертикальные антенны. Однако на длинных, средних и коротких волнах вертикальный симметричный вибратор получается слишком громоздким (чрезмерно большая высота, точки питания приподняты высоко над землей) и применение его нерационально. На практике, широкое применение находят вертикальные заземленные вибраторы (штыревые, Г-образные, Т-образные, и зонтичные антенны). На рис.5

показана схема вертикального заземленного вибратора. Для уменьшения потерь энергии в земле вблизи антенны создают заземление или противовес. Заземление, как правило, состоит из радиальных проводов, проложенных на поверхности земли, а противовес также представляет собой систему радиальных проводов, подвешенных на высоте 2 - 3 м над землей. Как заземление, так и противовес служат для уменьшения потерь в земле: через заземление (рис.5,а) или противовес (рис.5,б) протекает большая часть тока.

На подвижном объекте (самолеты, корабли, автомашины, ракеты) роль земли выполняет его металлический корпус.

Параметры     заземленного     вибратора     длиною      приближенно     определяются     путем     сравнения     его     с     симметричным     вибратором     длиною . При этом используется метод зеркальных изображений. Из него, в частности, вытекает, что для создания в симметричном вибраторе такого же тока к нему следует приложить в два раза большее напряжение, чем к заземленному вибратору, (рис.6), т.е.

Поэтому   входное     сопротивление     заземленного     вибратора     оказывается в два раза меньше, чем входное сопротивление симметричного, т.е.

Подпись: справедлива формула

Поэтому при расчетах входного сопротивления заземленного вибратора  длиною  целесообразно заменить его симметричным вибратором длиною , рассчитать входное сопротивление последнего , а затем разделить его пополам. В два раза меньшими по сравнению с симметричным вибратором оказываются также эквивалентное волновое сопротивление заземленного вибратора  и его сопротивление излучения .

Скачать файл