Несимметричные антенны
Конструктивное выполнение несимметричных антенн зависит от геометрических размеров, т.е. от диапазона волн в котором работает антенна.
Основные параметры антенны при большой
проводимости земли могут быть рассчитаны
с помощью метода зеркальных изображений.
Не симметричная антенна высотой h,
расположенная над идеально проводящей
плоскостью, создаёт в верхнем
полупространстве (
)
такое же поле, как симметричный вибратор
длинной 2h при
одинаковых токах на входе.
Несимметричные антенны с горизонтальными проводами по полю в верхнем полупространстве имеет своим эквивалентом симметричный вибратор с ёмкостной нагрузкой на конце.
1. Расчёт поля и ДН не симметричной
антенны – производится по формулам для
эквивалентного симметричного вибратора,
находящегося в свободном пространстве
(необходимо заменить
и
)
для углов
(нижнее полупространство) поле излучения
отсутствует. В горизонтальной плоскости
излучения несимметричных антенн также,
как и эквивалентных симметричных
вибраторов – направленное.
2. КНД несимметричной антенны высотой
h в 2 раза больше, чем
КНД эквивалентного симметричного
вибратора (длиной 2h).
Например, для антенны
;
3. Действующая длина несимметричной антенны – определяется как длина вертикального диполя Герца (или антенны с равномерным распределением тока), расположенного непосредственно над проводящей плоскостью и создающего при одинаковых токах такую же напряжённость поля в максимуме ДН, что и рассматриваемая антенна.
Из расчётов вытекает, что
,
т.е. действующая длина несимметричной
антенны в 2 раза меньше длины эквивалентного
симметричного вибратора.
Применительно к нем антеннам применяют
термин «действующая высота» и обозначают
её
.
При этом напряжённость поля несимметричной
антенны рассчитывается по формуле:
.
4. Сопротивления излучения несимметричной антенны – в 2 раза меньше, чем сопротивление излучения эквивалентного симметричного вибратора, т.к. антенна излучает в 2 раза меньшую мощность (не излучает в нижнее полупространство).
5. Входное сопротивление не симметричной
антенны – в 2 раза меньше входного
эквивалентного симметричного вибратора,
т.к. при одинаковых токах
на входных клеммах у эквивалентного
симметричного вибратора напряжение на
них должно быть в 2 раза больше, чем у не
симметричной антенны –
;
- в режиме приёма электромагнитной волны
одинаковой интенсивности наведут на
клеммах несимметричной антенны наведут
в 2 раза меньшую ЭДС.
Всё, что было сказано ранее о настройке и диапазонности симметричных вибраторов, в полной мере относится и к не симметричным антеннам. Настройка с помощью концевой ёмкости в не симметричных вертикальных антеннах используется гораздо чаще, чем в симметричных вибраторах, т.к. довольно трудно настроить антенну достаточно большой высоты, а создать разветвлённую концевую горизонтальную часть проще (особенно на ДВ).
6. Эквивалентная высота горизонтальной
части антенны
– зависит от числа, диаметра и длинны
составляющих проводов. При высоте
антенны
,
горизонтальные провода с их зеркальными
изображениями можно рассматривать как
разомкнутые на концах двухпроводные
линии. На основании этого для расчётов
длины
антенны с N одинаковыми
горизонтальными лучами получено
уравнение:
где
и
- волновое сопротивление и длина
горизонтальных проводов, а
- волновое сопротивление вертикальной
части антенны.
7. Несимметрично короткие антенны – антенны высота которых много меньше длины волны. Распределение тока в них описывается отрезком синусоиды и может считаться линейным. Такие антенны широко распространены в диапазонах ДВ и СВ.
ДН всех коротких антенн в горизонтальной
плоскости имеет вид почти правильной
окружности, а вертикальной – половины
«восьмёрки», т.е.
;
при
.
Действующая высота коротких антенн
проще всего определяется по методу
равенства площадей тока (см. ранее). При
отсутствии горизонтальной части (
)
,
а при её большом разветвлении
,
т.к. при этом распределение тока на
вертикальной части приближается к
равномерному.
Входное сопротивление коротких антенн
состоит из сравнительно небольших по
величине сопротивлений излучения и
потерь и большого ёмкостного сопротивления:
Настройка коротких антенн производиться
с помощью удлинительных катушек,
индуктивность которых определяется из
условия
:
Удлинительные катушки обычно имеют большую индуктивность. Активное сопротивление их проводов может достигать значительных величин – до единиц Ом. Из-за больших реактивностей самой антенны и органов настройки и малой величины активного сопротивления короткие антенны имеют большую добротность, доходящую до сотен единиц. Поэтому полоса пропускания коротких антенн получается узкой, а напряжение в антенне большим.