2 Выбор геометрических размеров антенны

По ранее описанным условиям, выберем соответствующие геометрические размеры антенны.

Высота антенны:

Н= м (2.1)

Расстояние между антенной и пассивным рефлектором:

м (2.2)

Материал для изготовления антенны - стальные трубы. Параметры труб: диаметр 168 мм, высота равна высоте антенны, стороны сечения a= 1,35 м. Число углов в сечении мачты n=3.

Площадь треугольника в основании антенны:

_м² _(2.3)

Радиус окружности, описанный вокруг сечения мачты:

м (2.4)

Высота секций: 5 м.

Антифединговый диапазон:

_{м (2.5)}

Длина оттяжек:

L_от=0,35λ=80,769 м (2.6)

Расстояние от опорного изолятора до анкера возьмем равным 50 метрам.

Длина отрезков между изоляторами в оттяжке: 28,84 метров.

3 Расчет диаграммы направленности в плоскостях е и н

Д иаграмма направленности в плоскости Е:

Рисунок 3.1 - Диаграмма направленности в плоскости Е

Диаграмма направленности в плоскости Н:

(3.2)

Рисунок 3.2 - Диаграмма направленности в плоскости Н

4 Расчет коэффициента усиления антенны

Коэффициент усиления антенны находится из произведения коэффициента полезного действия антенны и коэффициента направленного действия антенны: G=ŋ×D, где кпд антенны ŋ находится из формулы:

В знаменателе выражения записано полное сопротивление антенны, отнесенное к пучности и состоящее из сопротивления излучения R_∑п и сопротивления потерь R_n.

Ом [2;140]

где А – коэффициент, учитывающий качество заземления, λ_rab - рабочая длина волны, λ – собственная длина волны антенны. Так как у нас хорошее заземление А=1,5 Ом.

м (4.3)

Ом (4.4)

Теперь можем определить кпд: _(4.5)

Кнд, определенный ранее по диаграмме направленности, равен:

_(4.6)

Зная коэффициент полезного действия антенны и коэффициент направленного действия антенны, можем определить коэффициент усиления антенны:

_(4.7)

5 Расчет входного сопротивления антенны и элементов ее согласования и настройки

Для определения входного сопротивления антенны нужно найти Сопротивления излучения антенны и реактивную составляющую. Для нахождения сопротивления излучения антенны нам нужно знать волновое сопротивление несимметричного вибратора. Так как H ≥0.5, то будем использовать формулу, приведенную ниже:

(5.1),

где = м (5.2)

(5.3)

Теперь можем найти сопротивление излучения антенны:

,(5.4)

где (5.5)

(5.6)

(5.7)

Реактивная составляющая находится по формуле:

=449.787 Ом (5.8)

Получаем входное сопротивление антенны:

(5.9)

(5.10)

Так как у нас ,значит, реактивная составляющая входного сопротивления будет носить индуктивный характер. Для компенсации реактивной составляющей входного сопротивления последователь с ней включают укорачивающий конденсатор .

При включении С_ук соответственно резонансная длина волны контура уменьшается, и конденсатор называют укорачивающим.

С_ук находится по формуле:

(5.11)

Действие реактивной составляющей устранили. Но в нашем случае, ≠W_ф, значит, чтобы настроить антенну в резонанс, то есть согласовать антенну с фидером, будем между ними устанавливать трансформатор сопротивлений.

В качестве трансформатора будем применять реактивный четырехполюсник (рисунок 2).

Рисунок 5.1 - Четырехполюсник

Задача трансформатора заключается в трансформации входного сопротивления антенны R_а в волновое сопротивление фидера W_ф. Для того, чтобы в фидере существовала бегущая волна, сопротивление в точках 2,2 должно быть активным и равняться W_ф:

R_2,2=W_ф; X_2,2=0. (5.12)

Проводимость в точках 1,1:

(5.13)

сопротивление в точках 1,1

(5.14)

или

. (5.15)

Согласно (5.12)

W_ф (5.16)

- =ωL. (5.17)

Из (5.15), (5.16) и (5.17) соответственно

(5.18)

(5.19)

(5.20)

Получаем для согласования емкость

(5.21)

и индуктивность

(5.22)