для согласования антенны необходимо добиться следующих условий:

Как уже указывалось, настройка антенны достигается либо путем выбора соответствующей длины антенны, либо включением в антенну добавочных органов настройки с сопротивлением Хцоъ-Ха.вх- Наиболее длинная волна, для которой ..а.вх=0 (без включения органов настройки), называется собственной длиной волны антенны. Если рабочая волна %Жо, то Ха.вх имеет емкостный характер, если ХКХо, - инд5т{тивный.

Изменяя величину индуктивности или емкости органов настройки, можно добиться равенства Х=Ло.

Поскольку во многих случаях известна длина пути тока to в антенне, то можно для расчета органов настройки определить ориентировочно величину Ко с помощью волнового коэффициента до (табл. 7-2).

Пример. Определим Ло и Ха.вх Т-образной антенны, имеющей 1=25 м; Ь = 10 м; Zoa = 500 ом; Zor=400 ом, если Л=500 м.

Решение. Поскольку горизонтальная часть антенны развита не сильно, выбираем (?о=6, так что

Хо =6 (l + =тм<х.

Следовательно, реактивная часть входного сопротивления антенны имеет емкостный характер и равна:

A.Bx=500ctg(.25 + ?63.,B).

Величину

Ьэнв найдем из соотно-

шения

2я Zor , я

= ctg 3° 36= 6,35. о

Из тригонометрических таблиц находим: 2п

Тогда

А.вх = 500 ctg (18° + 8°) = 1 ООО ом.

Включаемая для настрЬйки антенны катушка с индуктивностью /-яо6 (мкгн) может быть рассчитана по формуле

где Л,- в метрах.

Расчет необходимой емкости С об {пф) укорачивающего конденсатора ведется по формуле

На коротких и ультракоротких волнах настройку значительной части антенн проводят изменением длины вибраторов антенны (см. рис. 7-6).

7-5. влияние земной поверхности на характеристики антенн

Заземление, противовес

На характеристики антенн существенное влияние оказывают земная поверхность (земля) и (или) близрасположенные предметы (строения, мачты, фюзеляж самолета, палуба корабля и др.). При этом в зави-

I, ,

77777777777

\j.>J/\JJ,l, 7777777

\ , \

\ t \

777777777777

Рис. 7-12. Путь тока в антеннах н окружающем пространстве.

а - антенна с заземлением; б - антенна с хорошим противовесом.

симости ОТ рабочей длины волны земля может рассматриваться как проводник (на волнах длиннее 100 ж) или как диэлектрик (на ультракоротких волнах) и будет по-разному влиять на показатели антенн.

Сравнительно хорошими проводниками являются только морская вода и сырая почва, а в случае искусственной земли - металлические поверхности. Проводимость верхнего слоя земной поверхности непостоянна и зависит от климатических и географических условий. В общем случае земля представляет собой полупроводящую среду (особенно плохой проводимостью обладает песчаная, сухая и каменистая почвы). Обычно земля не может служить хорошим экраном и энергия электромагнитной волны, проникая в почву, расходуется на тепловые потери.

Прть тока в антенне можно разбить на три участка (рис. 7-12): провод антенны, по которому т.ечет ток проводимости (tnp), воздушный промежуток между антенной и поверхностью земли, через который протекает ток смещения (ёсм), и почва, в которой текут токи проводимости и смещения. При этом особое значение имеет участок у основания антенны, куда стекаются все токи, ид5тцие в земле.

Крайне важно учитывать влияние земли на характеристики несимметричных вибра-

Харантеристака

напраБленноста

Харантеристи/га направленности

WTnVTTJTTTTTi

торов, в работе которых земля участвует непосредственно, причем заземление антенны предусматривает хорошие проводящие свойства земли. В противном случае возникают значительные диэлектрические потери энергии. Поэтому часто приходится искусственно увеличивать проводимость близлежащих к антенне участков земли, например укладывая провода заземления или сооружая противовес - систему проводов, расположенных под антенной вблизи земли, но изолированных от нее. В ряде случаев почву около антенны пропитывают различными солями, что увеличивает ее проводимость. Так как радиочастотная энергия теряется в основном в зоне антенны с радиусом около 0,35 %, то обычно металлизация почвы выполняется в этой зоне.

От качества заземления в значительной мере зависит к. п. д. антенны. Для приемных антенн, подсоединенных к ламповым радиовещательным приемникам, в которых принятые сигналы претерпевают огромное усиление, к. п. д. антенны не имеет существенного значения, а функции заземления выполняет емкость между проводом антенны (обычно кусок провода, протянутого в комнате) и шасси приемника, батареями питания или осветительной сетью, с которой сетевой приемник связан через трансформатор питания. Шасси, осветительная сеть, батареи питания более или менее успешно функционируют как противовес. Конечно, при приеме дальних радиостанций хорошее заземление всегда улучшает качество приема, способствует уменьшению фона и уровня помех на выходе приемника.

Для некоторых приемников, включаемых в сеть непосредственно (без трансформатора или через автотрансформатор), заземление следует присоединять через конденсатор.

Вторым важнейшим фактором, который всегда необходимо учитывать, является влияние земли на характеристики направленности и сопротивление излучения антенн. Это влияние учитывают путем построения зеркальных изображений вибраторов антенн, используя след5аощее правило. Действие вибратора, расположенного над идеально проводящей плоской земной

у11п>111>1)111

Рис. 7-13. К объяснению метода зеркальных изображений .

а - вертикальный вибратор; б - горизонтальный вибратор.

поверхностью, равно совместному действию в свободном пространстве (без земли) этого вибратора и его зеркального изображения с теми же размерами и источником питания, причем заряды в зеркальном вибраторе противоположны по знаку зарядим в действительном вибраторе (рис. 7-13), Вследствие этого направление тока в зеркальном вертикальном вибраторе совпадает, а в зеркальном горизонтальном вибраторе противоположно направлению тока в действительном вибраторе. Пользоваться методом зеркальных изображений практически можно в случае антенн длинных и средних волн, когда проводимость почвы (воды) достаточно хорошая.

Характеристика направленности

Заземленный вертикальный вибратор из-за синфазности излучения (приема) действительного и зеркального вибраторов имеет максимум или один из максимумов излучения (приема) (рис. 7-14, с) в направлении поверхности земли. У горизонтально расположенного вибратора излучение (прием) противофазно излучению зеркального вибратора и в направлении поверхности земли электромагнитные волны вибраторов взаимно компенсируют друг друга, т. е. излучение (прием) отсутствует, а максимум излучения (приема) направлен под некоторым углом к поверхности земли, зависящим от высоты подвеса антенны h (рис 7-14,6).

Напряженность электрического поля для вертикальных незаземленных вибраторов (рис. 7-14, в), длина которых равна нечетному числу полуволн, при наличии идеально проводящей земли составляет: 2я \

£ 3 = 2 COS

ft sin е

(7 48)

где Ео- напряженность электрического поля вибратора в свободном пространстве.

Для горизонтальных антенн, а также для вертикальных с длиной, равной четному числу полуволн,

/2п \

Ег.з = 2 sin -- А sin в £0. (7-49) \ Л /

Рис. 7-14. Влияние земли на характеристику направленности антенны.

а - вертикальная заземленная антенна; б - горизонтальная антенна; в - вертикальный полуволновый вибратор.

Ь=С,31\

Рис. 7-15. Зависимость ориентировки максимумов и нулей характеристики направленности от высоты расположения антенны над земной поверхностью.

- - нули горизонтальных антенн [по формуле (7-49)] п максимумы вертикальных антенн [по формуле (7-48)1:------ максимумы горизонтальных

антенн [по формуле (7-49)] и нули вертикальных антенн [по формуле (7-48)].

В соотношениях (7-48) и (7-49) величина /г -высота центра антенны над землей. На рис. 7-15 представлена зависимость угла возвышения фо, под которым ориентированы направления максимумов и нулей характеристики направленности горизонтальных и вертикальных антенн в зависимости от высоты расположения антенны над идеально проводящей землей.

С учетом влияния земли на характеристику направленности горизонтальные ан-

тенны имеют преимущества при применении на коротковолновых линиях радиосвязи, поскольку отраженные от ионосферы радиоволны приходят в точки приема под углом 10-20° к горизонту.

Сопротивление излучения

Сопротивление излучения антенны изменяется в зависимости от расстояния до земли. Это изменение может быть учтено ну-