книги / Основы радиотехники и антенны. Антенны

нию провода от / до /э (на рис. 2.14, а) и от h до Аэ (на рис. 2.14, б). Соответственно возрастает действующая длина (высота) вибра­ тора Ад.

Кривая распределения тока, показанная на рис. 2.14, б, по­ строена с учетом того, что этот ток имеет характер стоячих воли. Узел тока расположен на открытом конце С горизонтальных про-

Рис. 2.14. Вибраторы с емкостной нагрузкой.

водов, а в точке В, общей для горизонтальной и вертикальной (из­ лучающей) частей антенны, ток имеет промежуточную величину /вт. Естественно, что на концах вертикального провода амплитуды токов /0т и,/втотличаются значительно меньше, чем если бы не было емкостной нагрузки.

8.Сопротивление излучения симметричного

инесимметричного вибраторов

Как известно, сопротивление излучения элементарного вибра­ тора (рис. 2.15, а) равно

/?е = 800

Равномерное распределение тока по действующей длине /гд симметричного вибратора (рис. 2.15, б) позволяет определять для него сопротивление излучения по той же формуле, что и для эле­ ментарного вибратора. Следует лишь в формуле (4) заменить I на Лд

Рис. 2.16. Зависимость сопротивления излучения вибратора от его длины, отнесенной к длине волны

Если не соблюдается соотношение и I < >*/2, то фор­ мулами

Я е 0 = 1 6 0 0 ( - ^ 2 и Я е 0 = 8 0 0 ^ ) 2

пользоваться нельзя. Причина заключается в том, что параметр «действующая высота (длина)» Лд установлен, исходя из равенства полей данной антенны и диполя Герца только в направлении их максимального излучения, а сопротивление излучения характе­ ризует излучение суммарное, т. е. во всех направлениях. Формулы, выражающие сопротивление излучения реальной антенны через ее действующую высоту, дают ошибку и тем большую, чем больше отличается по форме диаграмма направленности данной антенны от диаграммы диполя Герца. Уже при высоте Л = Я/4 и длине / = Я/2 расхождение в диаграммах направленности вызывает ошибку в оп­ ределении сопротивления излучения около 10%, а при больших значениях Л и Я эта ошибка становится недопустимо большой.

Ван дер Поль вывел точную формулу сопротивления излучения вибратора с учетом его истинной диаграммы направленности. Это сопротивление, отнесенное к току в пучности, зависит согласно

земли такой же плотности Пт , как и симметричный вибратор дли­ ной / = 2Л в экваториальной плоскости, но общая мощность излу­ чения и средний поток /7ср для заземленного вибратора в два раза меньше (излучение происходит в одну полусферу). Отсюда следует,

для симметричного. Например, четвертьволновый заземленный виб­ ратор имеет D = 2* 1,64 = 3,28.

На практике коэффициент усиления G часто определяют по отношению к полуволновому вибратору, для которого D = 1,64. Очевидно, что между коэффициентами усиления G по отношению к абсолютно ненаправленному излучателю и G' относительно полу­ волнового вибратора существует зависимость

9. Входное сопротивление вибратора

Зависимость входного сопротивления симметричного вибра­ тора от его длины, изображенная на рис. 2.17, примерно такая же, как в аналогичной реальной разомкнутой линии. Входное сопротив­ ление вибратора имеет активную R BX и реактивную Х вх составляю­ щие, т. е. такие активное R A = Rz + R n и реактивное Х а сопро­ тивления антенны, которые отнесены к ее входным зажимам.

Если длина вибратора 1^X12, Л, ЗХ/2, 2Х,..., что соответствует разомкнутой линии в два раза меньшей длины (1^Х/4, Х/2, ЗХ/4, X,...), то имеет место резонанс. При этом Хих = 0 и входное сопротивле­ ние содержит только активную составляющую. Здесь следует раз­ личать последовательный и параллельный резонанс.

Снебольшой погрешностью считают для таких вибраторов, что R BX =

=Rzn (когда длина вибратора близка, а тем более превышает А74, то можно пренебречь сопротивлением активных потерь в вибраторе по сравнению с его сопротивлением излучения, т. е. ©читать, что

RA = Rz, R u ^ Rz)-

Если же симметричный вибратор имеет длину / = X, 2ХУЗЛ,..., то на входных зажимах вибратора получаются пучность напряже­ ния и узел тока, и так же, как при параллельном резонансе, актив­ ная составляющая входного сопротивления имеет максимальную

величину, которую вычисляют по аналогии с разомкнутой линией,

настроенной на резонанс токов:

72 п = _fnA_

,iX 9

где ZBа—волновсе сопротивление антенны.

Хъх»°м

ш о

2000

О

-2000

-ШО

8000

6000

ШО

2000

О

Рис. 2.17. Зависимость входного сопротивления симметричного вибратора от его длины и диаметра.

Если длина симметричного вибратора 1<^Х/2, то активную составляющую входного сопротивления можно определить по формуле /?пх = ^ ео = 800(Лд/А)2 а реактивную, составляющую, как для соответствующей разомкнутой линии, Х'йх = — ZBаctg Ф1/2). Отсюда полное входное сопротивление вибратора равно

Если же I > XI2, то нельзя определять сопротивление излу­ чения через действующую длину, а нужно найти точное значение Rzn по графику рис. 2.16 и пересчитать это сопротивление к вход­ ным клеммам вибратора по формуле (26). В итоге получим

Во всех перечисленных расчетах должно быть известно волно­ вое сопротивление антенны. При длине антенны /, значительно меньшей длины волны X, когда поле вблизи антенны не отличается существенно от поля двухпроводной линии, волновое сопротивле­ ние антенны может быть определено по ее погонным параметрам. Если же условие I <^Х не соблюдается, то эта задача значительно усложняется.

Для расчета волнового сопротивления симметричного вибрато­ ра В. Н. Кессених предложил формулу

(29)

где г — радиус провода вибратора. Применяются и другие формулы:

(30)

(31)

А. А. Пистолькорс рекомендует для ориентировочных расчетов считать волновое сопротивление тонкого симметричного вибратора равным ZbA = 1000 ом.

В резонансных кривых вибратора (см. рис. 2.17) наблюдается ряд особенностей, на которые необходимо обратить внимание.

1. Вибратор имеет большое активное сопротивление излуче­ ния R zn, которого нет в двухпроводной линии. По этой причине доб­ ротность вибратора оказывается небольшой, его резонансные кри­ вые менее острые, чем резонансные кривые линий, а активная со­

ные кривые по мере увеличения диаметра все более притупляются

то при большом диаметре вибратора его резонансная длина сокра­ щается до 0',45А . Э тот эффект укорочения объясняется тем, что с уве­

ник, длина волны которых связана с высотой вибратора h зависи­ мостью

вынужденные колебания в вибраторе, как в любой цепи, про­ исходят с длиной волны X генератора. Эта длина волны становится резонансной, когда реактивная составляющая входного сопротив-

Рис. 2.18. Собственные колебания в симметричном

(а) и вертикальном заземленном (б) вибраторах

ления вибратора равна нулю или бесконечности. Для симметричного вибратора такое условие означает

Xex= - Z BAc t g - ^ - = - Z BACtg^- = 0; оо.

Отсюда находим зависимость между резонансной длиной волны (X = Х0, Х2, Х3>...) и длиной симметричного вибратора (/):

Хо = 2/, = Я3= | - , . . . (35)

Аналогично доказывается, что резонансные длины волн зазем­ ленного вибратора связаны с его высотой /г зависимостью

в том, что резонанс в вибраторах, как и в любой колебательной цепи,