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 7

Входное сопротивление антенн в общем случае имеет комплексный характер при работе на частоте, когда собственная длина волны антенны отличается от рабочей длины волны:  , где

.                                             

Если  < 0,25 , то . Отсюда  и Х_вх становится отрицательной величиной, т.е. принимает емкостной характер. Если 0,5>>0,25, то , и Х_вх становится положительной величиной, т.е. принимает индуктивный характер. Наличие реактивного сопротивления антенны приводит к снижению излучаемой мощности, большому напряжению в антенне и сужению полосы пропускания антенны.

Для компенсации реактивной составляющей входного сопротивления последовательно с ней включают укорачивающий конденсатор С_ук, когда  >0,25, и удлиняющую катушку индуктивности L_удл, когда  < 0,25. За счет включения в антенный контур  L_удл  резонансная длина волны контура увеличивается, поэтому катушку индуктивности называют удлиняющей.                                                    

 Основными потерями в диапазонах СДВ, ДВ, СВ являются потери в заземлениях. Вследствие конечной проводимости почвы Земли получить высокий КПД антенны невозможно без специальных устройств заземления. Устройство заземления представляет собой систему радиальных лучей из медной проволоки диаметром 2 ÷ 4 мм, уложенных в землю на глубину 20¸30 см (рис. 19.7). У основания антенны лучи привариваются к кольцевым сборным шинам, которые соединены с внешним проводником коаксиального фидера. Число лучей обычно берут порядка 120.Длина лучей равняется ориентировочно высоте антенны.                                           

В подвижных радиостанциях роль заземления выполняет либо противовес, аналогичный по конструкции системе заземления, либо собственно металлический корпус объекта (кузов автомобиля, и т.д.)

Коэффициент усиления антенн СВ определяется по общей формуле (В.9):

  ,           (19.19)

где в качестве эталонной антенны служит вертикальный несимметричный вибратор длиной  с КПД равным 100%. На рис. 21.8 приведен график зависимости коэффициента усиления от длины антенны. Из приведенной зависимости следует, что применение антенны высотой (0,5¸0,65)l позволяет увеличить мощность излучения примерно в 1,9 раза.

ДН антенны в вертикальной плоскости рассчитывается по формулам (12.11) для верхней полуплоскости:  .                

Антенна с верхним питанием. Антенна представляет собой вертикальную металлическую трубу (мачту) с заземленным основанием, внутри которой с помощью изоляторов фиксируется вертикальный провод. Центральный проводник коаксиального фидера через отверстие в нижней части трубы соединяется с проводом в трубе, а внешний провод фидера соединяется с трубой у её основания. Верхний конец вертикального проводника выходит из трубы и соединяется с емкостной нагрузкой. Роль емкостной нагрузки обычно выполняют оттяжки верхнего яруса, изолированные от трубы.

Эквивалентная схема антенны представлена на рис. 19.9б. Как следует из рис. 19.9б, генератор как бы находится на вершине мачты, что и определило название антенны. Емкостная нагрузка за счет токов смещения возбуждает токи на внешней поверхности мачты-трубы, вызывающие излучение. Возникает явление, подобное антенному эффекту коаксиального фидера. В данном случае этот эффект играет положительную роль. Если воспользоваться методом зеркальных изображений, то нетрудно доказать, что у основания мачты имеет место узел потенциала и пучность тока. У вершины мачты благодаря емкостной нагрузке амплитуда тока не равна нулю, в отличие от антенны с нижним питанием. Если высота мачты значительно меньше длины волны, то распределение амплитуды тока по всей длине мачты близко к равномерному (рис.19.9б). При этом площадь, занимаемая током, почти в два раза больше площади тока в антенне с нижним питанием (рис. 19.9в) при одинаковой их длине. Поэтому действующая длина антенны с верхним питанием почти в два раза больше действующей длины антенны с нижним питанием, а сопротивление излучения возрастает в четыре раза. Соответственно увеличивается полоса пропускания антенны