Разделы сайта

Влияние земной поверхности на свойства антенны

Проволочные антенны практически всегда расположены вблизи проводящей поверхности. В большинстве случаев - это земная поверхность, металлическая крыша, палуба корабля, обшивка самолета и т. п. Проводящая поверхность в зависимости от ее конфигурации и расстояния до антенны, типа и поляризации антенны оказывает различное влияние на ее характеристики.

Если в земле емкостные токи во много раз меньше токов проводимости, то землю можно считать хорошим проводником. Это тем более справедливо, когда имеется заземление в виде сети длинных проводов, расположенных на поверхности земли или зарытых на небольшой глубине. Тогда можно применить для расчета антенны метод зеркальных изображений.

Рис. 2.15. Вертикальная антенна над хорошо проводящей почвой (а) и ее электрический эквивалент (б)

Из (рис. 2.15.), видно, что воображаемое зеркальное изображение вертикальной антенны составляет вместе с реальной антенной симметричную относительно земли систему. Направление вертикальных токов в изображении совпадает: направлением токов в реальной антенне. В случае горизонтальной антенны направление горизонтальных токов (рис. 2.16.) в изображении противоположно направлению токов в реальной антенне.

Рис. 2.16. Горизонтальная антенна над хорошо проводящей почвой (а) и ее электрический эквивалент (б)

Для того чтобы показать, каким образом рассчитывается антенна, расположенная над землей, с помощью метода зеркальных изображений, рассмотрим простейший случай антенны в виде вертикального провода. Вместе с зеркальным изображением он образует симметричный вибратор.

Распределение тока в симметричном вибраторе известно - оно близко к синусоидальному, и, следовательно, распределение тока на вертикальном проводе, совпадающее с распределением тока в одном плече симметричного вибратора, также синусоидальное. Пользуясь методом зеркальных изображений, легко получить и входное сопротивление вертикального провода. Активная его часть будет близка половине значения сопротивления излучения симметричного вибратора, а реактивная составляющая входного сопротивления - половине реактивной составляющей входного сопротивления симметричного вибратора. Входное сопротивление тонкого настроенного симметричного полуволнового вибратора равно его coпротивлению излучения RS = 73 Ом, и, следовательно, сопротивление излучения четвертьволнового вертикального провода длиной в четверть длины волны равно 36,5 Ом. Волновое сопротивление заземленного вертикального провода в 2 раза меньше волнового сопротивления симметричного вибратора вдвое большей длины из провода такого же диаметра.

Влияние земной поверхности на поле, создаваемое вертикальными и горизонтальными антеннами, будет различным. Для вертикальной антенны поле в удаленной точке М (см. рис. 2.17) у поверхности земли будет определяться; полем, создаваемым самой антенной, и полем от зеркального изображения, причем расстояние r1 от антенны до точки М и расстояние r2 от зеркального изображения до точки М будут одинаковыми. Вследствие равенства путей r1 и r2 и равенства фаз токов вертикальной антенны и ее изображения поля, создаваемые в точке М антенной и ее зеркальным изображением, будут coвпадать по фазе, т. е. складываться арифметически. В результате напряженность поля у поверхности земли будет в 2 раза больше, чем напряженность поля, которая была бы создана антенной в свободном пространстве при одинаковых токах в антеннах.

Рассуждая аналогичным образом, получим, что для горизонтальной антенны поле, создаваемое в удаленной точке, у поверхности земли будет равно нулю. Действительно, поля, создаваемые вдоль поверхности земли антенной и ее зеркальным изображением, будут противоположны по фазе вследствие равенства путей от антенны до рассматриваемой точки и ввиду противоположности фаз токов горизонтальной антенны и ее зеркального изображения.

Основываясь на методе зеркальных изображений, нетрудно учесть влияние земной поверхности на характеристики направленности антенн. Так, например диаграмма направленности короткого вертикального заземленного вибратора в пространстве над земной поверхностью будет иметь вид, показанный на (рис. 2.17.) Такая диаграмма будет для вибратора над идеально проводящей плоскостью. Для реальных проводимостей почвы максимум диаграммы получается приподнятым над горизонтом.

Перейти на страницу: 1 2

Самое читаемое:

Разработка пакета учебно-прикладных программ по дисциплине Проектирование интегральных микросхем
Целью данной дипломной работы является разработка пакета учебно-прикладных программ по дисциплине «Проектирование интегральных микросхем». Данный пакет предназначен для изучения студентами: технологии полупроводниковых интегральных микросхем на биполярных транзисторах; основных принципов проектирования полупро ...