§ 5. Понятие о действующей высоте антенны

Величина тока в каждой отдельной точке провода антенны определяется расстоянием от места подключения фидера до рассматриваемой точки. Поэтому для подсчета мощности, излучаемой антенной, она разбивается на большое число малых отрезков таким образом, чтобы ток в каждом из указанных отрезков можно было считать величиной постоянной.

Мощность, излучаемая отдельным отрезком, определяется следующим выражением:

ΔР_Σ = 40 (ΔI · α · Δl)²;

где ΔI – величина тока в отдельном отрезке,

Δl – длина отрезка,

α = – фазовая постоянная.

Полная мощность, излучаемая заземленной вертикальной антенной, равна сумме мощностей, излучаемых всеми отрезками:

P_Σ = Σ P_Σ = Σ 40 (ΔI · α · Δl)² = 40 α ² Σ (ΔI ·Δl)² ;

В дифференциальной форме это выражение имеет следующий вид:

P_Σ =

;

Момент тока вертикальной заземленной антенны равен площади фигуры, изображающей распределение тока вдоль провода.

Для упрощения расчетов площадь этой фигуры заменяют равновеликим прямоугольником, основание которого равно величине тока у основания антенны (I_A) (рис. 3.4.3).

h

Рис. 3.4.3. Действующая высота антенны

l

h_Д

i

I_A

Высота указанного прямоугольника называется действующей высотой антенны h_д

Действующая высота вертикальной антенны h_д всегда меньше ее геометрической высоты l. Например, для вертикальной заземленной антенны, работающей на собственной частоте (без включения удлинительной катушки или укорачивающего конденсатора) действующая высота равна:

h_д = ≈ 0,64 l;

По действующей высоте антенны можно определить момент тока:

= I_A · h_д ;

Мощность, излучаемая антенной, равна:

P_Σ = I_A · ( 40α² · h_Д²) = I_A · R_Σ ;

Выражение R_Σ = 40α² · h_Д² имеет размерность сопротивления и называется сопротивлением излучения антенны:

Таким образом, для того, чтобы повысить излучаемую мощность при данном токе в антенне, необходимо увеличивать действующую высоту антенны.

Выбор типа антенн на каждом судне зависит от расположения радиорубки относительно мачт.

При имеющейся геометрической высоте вертикальной антенны можно увеличить ее действующую высоту путем присоединения указанной антенны к дополнительному горизонтальному проводу. В этом случае, в зависимости от места присоединения антенны к горизонтальному проводу, образуется Г-образная или Т-образная антенна. В таких системах происходит перераспределение тока по длине антенны, и ток у верхнего конца вертикальной части антенны увеличивается. Действующая высота Г-образной антенны больше, чем Т-образной.

Для получения антенн сравнительно малой длины иногда применяют наклонное расположение провода. Такие же антенны применяют на судах, имеющих только одну мачту.

Основная часть мощности P_A, подводимой к антенне, расходуется на излучение электромагнитной энергии в окружающее пространство. Однако, значительная часть мощности затрачивается на потери энергии в проводах антенны, в морской воде, в корпусе судна, в изоляторах и в различных проводах, расположенных вблизи антенны. Поэтому полное сопротивление антенны R_A складывается из сопротивления излучения R_Σ и сопротивления потерь R_П. Мощность, подводимая к антенне, равна:

P_A = I_A² · R_A = I_A² · (R_Σ + R_П) ;

Отношение излучаемой мощности P_Σ к полной мощности P_A, подводимой к антенне, называется коэффициентом полезного действия антенны ( η _A ):

Таким образом, для повышения к. п. д. необходимо увеличивать сопротивление излучения антенны и уменьшать сопротивление потерь.