19. Антенны длинных и средних волн

Вертикальный заземленный вибратор наиболее полно удовлетворяет условиям распространения длинных волн. Это сле­дует из того, что волны вертикального вибратора вертикально-поляризованные и максимум их излучения совпадает с поверхностью земли либо возвышается на небольшой угол. Кроме того, заземление вибратора позволяет при одинаковой действующей высоте h_д удвоить сопротивление излучения . Напомним, что для симметричного вибратора, расположенного в свободном пространстве, , а для вертикального заземленного вибратора .

Однако и заземленный вибратор имеет на ДВ малое сопротивление излучения: даже при высоте вибратора h =250 м сопротивление исчисляется десятыми долями — единицами Ом. Вместе с тем сопротивление потерь в антенне в лучшем случае немногим меньше 1 Ом. В результате антенна работает с очень низким К.П.Д.:

; (100)

Малое требует большого тока I в антенне, чтобы обеспечить заданную мощность излучения. Небольшое означает также малое затухание антенны , и так как несущая частота , тоже малая, то полоса пропускания длинноволновой антенны оказывается очень узкой.

Для увеличения вертикальный вибратор дополняют сетью горизонтальных или наклонных проводов, которые в совокупности с землей образуют значительную емкость. Емкостная нагрузка приближает действующую высоту к геометрической и тем самым увеличивает . За счет этого К.П.Д. длинноволновых антенн возрастает до 30%, а средневолновых до 75—85%.

Потери в длинноволновых и средневолновых антеннах главным образом определяются потерями в земле. Для уменьшения их применяют специальное заземление в виде одиночного провода или ряда проводов, зарытых в землю.

М. В. Шулейкин на основании опытных данных предложил формулу для вычисления сопротивления потерь в заземлении:

; (101)

где — рабочая длина волны;

— собственная длина волны антенны;

— коэффициент, зависящий от качества заземления.

Если , то , т. е. коэффициент равен сопротивлению потерь в антенне при равенстве рабочей и собственной длин волн. При хорошем заземлении Ом, при удовлетворительном Ом и при плохом Ом.

Длинные волны преимущественно используются для служебной радиосвязи и радионавигации, где не требуется широкой полосы пропускания и очень важно иметь устойчивые условия распространения радиоволн. Средние волны позволяют получить более широкую полосу пропускания радиоканала, чем длинные. Поэтому они применяются для радиовещания и в меньшей мере для радиосвязи и радионавигации.

Вертикальные вибраторы независимо от того, имеется или отсутствует в них емкостная нагрузка, не обладают направленным действием в горизонтальной плоскости. Это в навигационных станциях компенсируется направленным действием приемных антенн (рамочных, кардиоидных или гониометрических); в радиовещании направленности антенн в горизонтальной плоскости не требуется. Здесь возникает другая проблема: в средневолновом диапазоне необходимо устранить ближнее замирание сигналов. Эту задачу выполняют антифединговые антенны.

Ближнее замирание особенно сказывается там (50—200 км от передающей антенны), где пространственные и поверхностные волны имеют примерно равную интенсивность. В эту область приходят пространственные волны, излучаемые антенной под углом 55 — 75°. Отсюда следует, что антифединговые антенны не должны излучать под углом, большим 55° к земной поверхности. Такую «прижатую к земле» диаграмму направленности, вообще говоря, желательно иметь и на более длинных волнах, чтобы сократить бесполезное рассеяние электромагнитной энергии в вертикальной плоскости, но это конструктивно выполнимо только при длинах волн к 600 м.