Расчет ромбической антенны. Расчет оптимальных размеров антенны. Расчет нагрузочного сопротивления. Расчет КПД антенны, страница 2

Как видно из формул (1.1) и (1.2), диаграмма направленности ромбической антенны в горизонтальной плоскости зависит от длины стороны ромба (l) и от величины тупого угла ромба (2Ф). В вертикальной плоскости диаграмма направленности ромбической антенны зависит от l, Ф и высоты подвеса ромба (Н). В диапазоне волн от  до  уровень боковых лепестков может доходить до 0,4-0,6, что является недостатком ромбической антенны (— длина волны, на которой антенна имеет оптимальные электрические параметры).

Сопротивление излучения антенны определяется по формуле:

,                                 (1.3)

где    k - волновое число, k = 2/.

Мощность, подводимая к ромбической антенне (), расходуется на излучение (), на нагревание нагрузочного сопротивления и проводов ромба. Мощность теряется в основном в нагрузочном сопротивлении. КПД антенны можно определить по формуле:

                               (1.4)                         

Кпд ромбических антенн с различными геометрическими размерами колеблется от 0,4 - 0,7 на длинноволновом краю диапазона (), до 0,55 - 0,8 на коротковолновом краю рабочего диапазона () .

Максимальный коэффициент усиления:

                       (1.5)                       

Размеры ромба (I, Ф, Н) выбираются таким образом, чтобы обеспечить наиболее интенсивное излучение под наиболее вероятными углами прихода лучей в место приема.

При определении оптимальных геометрических размеров ромба исходят из условий максимума выражения (1.2) при заданном, наиболее вероятном угле прихода .

Множитель максимален, если  .    Отсюда оптимальная высота подвеса антенны:

      Оптимальная величина половины тупого угла ромба:

Ф = 90° -                          

Оптимальная длина стороны ромбической:

Величину угла  выбирают, исходя из длины магистрали и условий распространения радиоволн.

Расчеты и эксперименты показывают, что уменьшение длины стороны ромба в 1-2 раза по сравнению с ее оптимальным значением мало отражается на направленных свойствах антенны. Поэтому обычно в данном случае выбирают . Так как при увеличении длины магистрали наиболее вероятные углы прихода уменьшаются, то угол,  выбирается меньше 15°, в связи с чем оптимальные размеры ромба возрастают. На линиях короче 1500 - 2000 км оптимальные размеры ромба уменьшаются. В связи с необходимостью типизации антенн неудобно подбирать размеры антенн для каждой линии связи, и поэтому применяют несколько стандартизованных вариантов антенн. При выборе размеров антенны оптимальным образом (Ф = 65°; l=4; H=) Ку ромба в рабочем диапазоне волн изменяется от 50 до 15.  

Основными недостатками ромбической антенны являются: высокий уровень боковых лепестков, сравнительно низкий КПД и большая площадь антенного поля, занимаемого антенной.

Положительными качествами ромбической  антенны  являются:

широкий рабочий диапазон, ограничиваемый только уменьшением Ку  и  ухудшением  направленных  свойств  по мере отхода длины волны от оптимальной; простота питания (антенна питается двухпроводной линией с W=600 Ом); простота конструкции и эксплуатации.

Для улучшения электрических параметров антенны Г. 3. Айзенбергом была предложена двойная ромбическая антенна (РГД), состоящая из двух горизонтальных, наложенных один на другой ромбов (с небольшим разносом по вертикали), смещенных друг относительно друга в направлении малой диагонали на расстояние порядка (рис.2). Обе ромбические антенны питаются параллельно и синфазно.