Ответы на экзаменационные вопросы № 43-63 по дисциплине "Антенно-фидерные устройства" (Требования, предъявляемые к антеннам метровых и дециметровых волн. Основные типы приемных и передающих антенн СВ, ДВ, СДВ), страница 6

Горизонтальная составляющая электрического поля обычно много меньше вертикальной и сдвинута по отношению к ней по фазе на угол близкий к 45°. Поэтому в плоскости распространения (вертикальной) поляризация волны оказывается эллиптической. Это позволяет в качестве приемных антенн использовать горизонтальные длинные провода ориентированные своей осью в направлении на передающий центр. Считается, что стоимость антенны растет пропорционально третьей степени её высоты. Поэтому антенны СДВ и ДВ имеют высоту, как правило, много меньшую, чем  длина волны. Имея относительно малую электрическую длину , антенны СДВ и ДВ обладают низкой излучающей способностью (сопротивление излучения составляет от долей до единиц Ом). Поэтому для устойчивой радиосвязи требуются весьма большие мощности передатчиков (сотни кВт).

При < 0,25 входное сопротивление антенны имеет большую реактивную составляющую емкостного характера (до нескольких кОм), поэтому R_вх << X_вх. Как следствие, в точках питания антенны  напряжение становится очень большим (U_вх =I_maХ_вх). Большое напряжение увеличивает вероятность электрического пробоя изоляторов, пробоя в системе проводов и относительно Земли. Это обстоятельство ограничивает возможность увеличения мощности, подводимой к антенне.

За счет большого значения реактивной составляющей входного сопротивления Х_вх с антенной связана большая реактивная мощность, не участвующая в излучении. Поэтому КПД антенны не превышает 10¸30%. По этой же причине добротность антенны СДВ и ДВ очень велика, а полоса пропускания, соответственно, очень мала. Поэтому антенны СДВ и ДВ используют для радиотелеграфной связи с малыми скоростями передачи. В основном эти антенны нашли широкое применение в навигации и передаче сигналов точного времени из-за высокой стабильности амплитуды и фазы сигнала. Коротковолновая часть диапазона ДВ (l= 1000 ÷ 2000 м) отведена для радиовещания.

Средние волны применяются в основном для радиовещания, морской радиосвязи и для отдельных видов служебной связи.

Общие требования к передающим антеннам СДВ, ДВ, СВ. Они сводятся к следующему:

1. Увеличение мощности излучения за счет увеличения сопротивления излучения.

2. Уменьшение напряжений в антенне.

3. Увеличение КПД антенны.

4. Расширение полосы пропускания антенны.

5. Расширение зоны действия поверхностной волны (для СВ антенн).

63. Основные типы приемных и передающих антенн СВ, ДВ, СДВ.

В диапазоне СДВ, ДВ, СВ в качестве передающих антенн используются антенны вибраторного типа: Г-образные, Т-образные, зонтичные (СДВ и ДВ), антенны-мачты, антенны-башни (СВ).

Увеличение сопротивления излучения вертикального вибратора возможно за счет увеличения его высоты, что неоправданно ни технически, ни экономически. Наличие горизонтального провода способствует более равномерному распределению амплитуды тока по вибратору, что может дать увеличение сопротивления излучения в четыре раза по сравнению с вертикальным вибратором без горизонтальной части (рис. 19.2). Горизонтальная часть Г-образных и Т-образных антенн практически не участвует в излучении, т.к. создаваемое ей поле излучения компенсируется противофазным полем зеркального изображения.

Для расчета электрических характеристик антенн с горизонтальной частью заменим исходную антенну высотой (длиной) l эквивалентным вертикальным вибратором с длиной l_э (рис.19.3):, где l_эг - длина эквивалентной горизонтальной части.

l_эг находится из условия равенства входных сопротивлений горизонтальной части длиной l_г и ей эквивалентной вертикальной с длиной l_эг. В случае Г-образной антенны,            

откуда            .            (19.3)                           

Действующая длина вертикального заземленного вибратора определяется по формуле:         .                                           

Волновое сопротивление вертикального заземленного вибратора можно вычислять по приближенной формуле

,                                         

где  l - длина вибратора, R_э – эквивалентный радиус поперечного сечения антенны.

Антенны СВ диапазона в отличие от антенны СДВ и ДВ имеют намного большее сопротивление излучения. Поэтому их выполняют в виде вертикального вибратора без развитой горизонтальной части. Это могут быть либо антенны мачты, либо антенны башни (рис.19.4 а, б). Антенны – мачты и антенны – башни устанавливаются на бетонном основании, опираясь на изолятор. Изолятор должен выдерживать на пробой большие напряжения (до 100 кВ) и большие механические нагрузки (до 200 т).