Антенны километровых и гектометровых волн

Километровые и гектометровые волны (длинные и средние) ис­пользуются для радиосвязи, радиовещания, навигации и других целей.

На длинных и средних волнах земная поверхность имеет обычно хорошую проводимость. У поверхности же хорошего проводника элек­трическое поле может быть направлено только перпендикулярно его поверхности. Поэтому как передающие, так и приемные антенны для этих волн должны обладать развитой вертикальной частью. Для того чтобы антенна была резонансной и имела достаточно большие сопро­тивление излучения и коэффициент полезного действия (КПД), ее размеры должны приближаться, по крайней мере, к 0,25л, т.е. на длин­ных волнах (ДВ) ее высота должна быть равна нескольким сотням метров . Практически удается построить антенны (мачты) высотой не более 200…300 м. Поэтому на волнах длиннее 1000 м, как правило, приходится работать с антеннами длиной меньше резонансной. Вследствие этого входное сопротивление антенны имеет реактивную составляющую емкостного характера, для компенсации которой по­следовательно с антенной приходится включать катушку индуктивно­сти (рис. 1, а). Эти катушки часто называют удлинительными (Ly). Сопротивление излучения у антенн с малой электрической длиной весьма мало. В то же время активное сопротивление удлинительных катушек довольно значительно. Поэтому сопротивление потерь в цепи антенны становится больше или того же порядка, что и сопротивление излучения, и КПД антенны получается довольно низким.

Рис.1 Устройство антенны длинных и средних волн: а-заземленный вибратор с удлинительной катушкой, б- Г-образная антенна, в- распределение тока в антенне с катушкой, г- распределение тока в Г-образной антенне, д- Т-образная антенна, е- зонтичная антенна

На средних волнах (СВ) при работе антенны в широком диапазоне частот может оказаться, что частота подводимых к ней колебаний ниже резонансной. В этом случае реактивная составляющая ее вход­ного сопротивления имеет индуктивный характер, и для настройки антенны приходится применять конденсатор, который принято назы­вать укорачивающим. В общем случае цепь настройки диапазонной антенны должна содержать как емкость, так и индуктивность.

Применение элементов настройки не изменяет сопротивления излучения антенны, которое определяется только ее электрической длиной, и поэтому при работе с короткими антеннами сопротивле­ние излучения всегда невелико. Поэтому для получения большой мощности излучения в таких антеннах приходится возбуждать большие токи. Малое сопротивление излучения приводит также к тому, что резонансная характеристика антенны становится очень ост­рой; вследствие этого антенна очень критична в настройке. Кроме того, при низком сопротивлении излучения приходится особенно тщательно выполнять заземление нижнего конца антенны, где проходит большой.

Для увеличения КПД вместо использования катушки индуктивно­сти часто увеличивают длину антенны до резонансной и сгибают ее на высоте мачты под прямым углом, образовав оставшейся частью горизонтальный участок. Такая Г-образная антенна излучает лучше, чем прямая антенна с удлинительной катушкой, но она требует уста­новки второй мачты (рис. 1, б). Если высота подвеса Г-образной антенны невелика, то горизонтальная часть ее практически не излу­чает, так как она образует со своим зеркальным изображением двух­проводную линию. Однако при этом распределение тока в излучаю­щей вертикальной части существенно улучшается. В ней укладыва­ется часть стоячей волны тока, близкая к пучности, к тому же пуч­ность располагается ближе к верхнему концу, который находится в наиболее благоприятных для излучения условиях (рис. 1, в, г).

Увеличить амплитуду тока на конце антенны можно также, соз­дав дополнительную горизонтальную часть в виде двух горизон­тальных лучей (Т-образная антенна на рис. 1.17, д) или в виде мно­гих лучей (зонтичная антенна на рис. 1.17, е). Во всех случаях гори­зонтальные элементы образуют с землей некоторую емкость. Бла­годаря этому амплитуда тока на конце вертикальной части антенны уже не равна нулю, и распределение тока вдоль нее становится бо­лее равномерным. Площадь тока, а следовательно, и действующая высота антенны увеличиваются.

Конструктивно антенны ДВ и СВ очень часто выполняются в виде установленных на изоляторы стальных свободно стоящих антенн- башен (рис. 2) и антенн-мачт (рис. 3). Ток от передатчика под­водится к нижнему концу башни или мачты, которая является непо­средственным излучателем энергии. Для радиовещания применя­ются антенны высотой 75…300 м. Для увеличения емкости антенны на вершине башни или мачты устанавливается емкостная шапка из металлических трубок.

Рис.1 Конструкция антенны-башни: 1-опорный изолятор, 2-ёмкостная шкала

Недостатком передающих антенн-мачт и антенн-башен, имею­щих высоту до 300 м и более, является их высокая стоимость. Кро­ме того, во многих случаях применение высоких антенн недопусти­мо вследствие близости радиоцентров к аэропортам. Во всяком случае все антенны этого типа оборудуются системой светового ограждения мачт.

Рис. 3 Устройство антенны-мачты: 1-опорный изолятор, 2-световое ограждение мачты, 3-изоляторы

На СВ на расстояниях 100…300 км поля поверхностной и про­странственной волн могут оказаться соизмеримыми по амплитуде и случайными по фазе. Здесь наблюдаются замирания (фединги) се­лективного характера. В рабочей полосе отдельные частоты зами­рают по-разному, вызывая искажения передаваемого сигнала. Что­бы отодвинуть дальше от передающей станции зону, подверженную замираниям, необходимо на передаче применять антенны со спе­циальной формой диаграммы направленности в вертикальной плоскости. Эти антенны должны иметь максимум излучения, на­правленного вдоль поверхности Земли, и малое излучение под уг­лом более 55°. Антенны с подобной диаграммой направленности называются антифединговыми. Такими, например, являются не­симметричные вертикальные вибраторы высотой (0,53…0,6)Х.

В отличие от передающих, приемные антенны, как правило, не настраиваются на частоту принимаемых радиостанций. Для веща­тельного приема часто используются вертикальные Г-, Т-образные и зонтичные антенны.

Метки: , .


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Проверочный код *

Разработка сайта: cryptonic