водятся рекомендуемые размеры ромбической антенны в зависимости от протяженности линии радиосвязи.

Таблица 7-5 Размеры ромбической антенны

Характеристика направленности антенны в горизонтальной плоскости находится по формуле

cos (Ф + ф)

f (ф) =

1 - sin (Ф -f ф) cos (Ф - ф)

1 - sin (Ф - ф)

sin X

77777.

77Т7777777777777777777777777Г77ШШ77777777т777777Ши7777П777;/?.

[1 -Sin (Ф-Нф)] sinX

{kl - [1-51п(Ф-ф

(7-61)

в вертикальной плоскости

I - cos е sin Ф

sin2 X

(1 -cose sin Ф)

sin {кИ sin G).

(7-62)

Короткозашнутая линия в)

Рис. 7-32. Ромбические антенны.

а - одиночная ромбическая антенна; б - двойная ромбическая антенна; е - ромбическая антенна Неймана.

волны. Неизменность характеристики направленности в диапазоне волн достигается выбором длины I плеч антенны (сторон ромба) и острого угла ромба 2G (см. рис. 7-32, а) из условий

0,2;<Я<0,6/; cosбмакс = 1 -.

При небольших значениях I (по сравнению с Ц угол бмакс существенно меняется при изменении X, что указывает на изменение направления максимума излучения (приема). Поэтому обычно для дальних радиосвязей берут 1=4 Хопт (Яопт - оптимальная волна, для которой подбираются размеры антенны) при высоте подвеса проводов антенны H=Xoni- В табл. 7-5 при-

Максимальное значение к. н. д. антенны (случай Ф=65°, ;Аопт=4, ЯДо1.т = 1)

/)макс=110.

Сопротивления нагрузки приемной ромбической антенны /?н=600-ь 700 ом выполняются в виде обычных резисторов. В передающих антеннах нагрузка поглощает более 25% мощности передатчика и поэтому сопротивления выполняются обычно в виде длинной стальной двухпроводной линии с большим погонным затуханием. Длина подобной линии в антеннах магистральных линий радиосвязи достигает нескольких сотен метров [Л. 5].

Улучшенные направленные свойства (более узкая характеристика направленности в горизонтальной плоскости, меньший уровень боковых лепестков, более высокий к. п. д.) имеет двойная ромбическая антенна (рис. 7-32,6), предложенная Г. 3. Айзенбергом. Антенна состоит из двух ромбов, смещенных вдоль малой диа-яэнали ромба на расстояние около 0,8-1 Яопт. Оба ромба питаются параллельно и синфазно.

Характеристика направленности двойной ромбической антенны определяется из выражения

f 2 (ф) = 2 cos (Ы sin ф) f 1 (ф), (7-63)

где Fi(<p) - определяется по формуле

а - расстояние между ромбами вдоль малой диагонали.

Характеристика направленности в вертикальной плоскости такая же, как у одиночной ромбической аитеины.

Существенное повышение к. п. д. может быть получено при использовании ромбической антенны Неймана, полученной путем соединения конца аитеины с ее началом (рис. 7-32, в). В соединительной линии включается реактивное сопротивление в виде отрезка короткозамкнутой линии. Регулируя длину короткозамкнутой линии, можно добиться равенства фазовых и амплитудных значений тока, подаваемого от передатчика к началу ромба, и тока, идущего по соединительной линии от конца ромба к его началу. Отсутствие поглощающего сопротивления и циркуляция энергии по замкнутой системе ромб - соединительная линия - ромб приводят к повышению к. п. д. аитеины до значений, близких к 100% (потери энергии имеют место только Б проводах антенны и в изоляторах).

Ромбические антенны Неймаиа не имеют апериодических свойств, и при переходе с одной волны на другую требуется произвести настройку антенны.

Антенна бегущей волны

Антенна бегущей волны представляет собой двухпроводную линию, протянутую горизонтально в направлении на корреспондента и нагруженную через равные промежутки симметричными вибраторами (рис. 7-33). Конец линии замкнут на сопротивление R, равное волновому сопротивлению

превосходить 217о распределенной емкости линии. При связи с помощью активных сопротивлений величину активной распределенной проводимости Gl находят из условия Gl coCi, где Ci - распределенная емкость линии.

Характеристика направлеииости в горизонтальной плоскости представляется функцией

Nikli 1

sin -г-(созф -§)

f (ф) =С05ф-

(созф - g)

(7-64)

где g - коэффициент укорочения волны;

-число симметричных вибраторов в полотне антенны.

Для достаточно длинных полотей антенны бегущей волны L=5 Я коэффициент I должен лежать в пределах 1, >g>l,0. При этом фазовая скорость на линии ие- сколько меньше скорости света - это необходимое условие для сохранения максимума излучения вдоль оси линии.

Характеристика направленности в вертикальной плоскости:

F(e) = 2sin(kHsme)X

-(cose -g)

--(cose - I)

(7-65)

Рис. 7-33. Антенна бегущей волны.

линии 2оф. Вибраторы имеют небольшую длину (меньше 7Д). Оии располагаются на небольших промежутках друг от друга h, равных или меньших /в Ямин (Ямин - Самая короткая волна рабочего диапазона), и присоединяются к двухпроводной линии с помощью сопротивлений связи (конденсаторы, катушки индуктивности или резисторы). Если в качестве сопротивлений связи выбираются емкостные нагрузки (в настоящее время применяются редко), то распределеииая емкость связи не должна

где Н - высота подвеса полотна антенны.

Для достаточно длинных полотен [L> > 1 -ь 2 Я] к. н. д. антенны бегущей волны составляет:

D = 4 . (7-66)

Настроенные направленные антенны

В качестве настроенных направленных антенн на коротких волнах широко применяются многовибраторные синфазные антенны, составленные из ряда полуволио-вых вибраторов, расположенных в одной или нескольких плоскостях на определенном расстоянии друг от дру1;а.

Принцип работы любой антенны направленного действия состоит в том, что электромагнитные волиы, излучаемые в разных направлениях отдельными участками (элементами, вибраторами) антенны, складываются (интерферируют) между собой с различными фазами (в различных точках пространства). При этом в одних направлениях, где векторы напряженности электрических полей, создаваемых отдельными участками (элементами, вибраторами), складываются с одинаковыми или близкими фазами, имеет место усиление результирующего поля; в других же направлениях, где сложение происходит с существенно раз-

личными фазами, результирующее поле ослабляется.

Чтобы фазы полей, создаваемых отдельными участками или элементами антенны, были существенно различны в направлениях, отличных от главного направления излучения (приема), расстояния между этими элементами должны быть достаточно большими в сравнении с длиной волиы и число самих элементов должно быть также большим..Таким образом, увеличение числа вибраторов приводит к увеличению направленности антенны. Все это затрудняет получение направленности антенн на коротких и более длинных волнах.

Если все вибраторы питаются синфазно и являются активными, то максимум излучения (приема) лежит в направлении, перпендикулярном плоскости, в которой расположены вибраторы.

В большинстве случаев на коротких волнах в качестве элементов направленных настроенных антенн применяются полуволно-вые вибраторы.

В СССР и за рубежом распространены синфазные аитеины .с горизонтальными вибраторами, расположенными в несколько этажей (рис. 7-34). Для создания однонаправленного действия позади решетки (полотна) антенны размещается иа расстоянии 0,2-0,25 длины волны рефлектор, представляющий собой такую же решетку вибратора. Обычно рефлектор бывает пассивным, т. е. не получающим питания. Иногда, для приемных антенн, рефлектор имеет самостоятельную фидерную линию, соединенную с приемником.

Увеличение числа полуволновых вибраторов в каждом этаже антенны сужает характеристику направленности в горизонтальной пловкости. Увеличение числа этажей обостряет направленность антенны в вертикальной плоскости и уменьшает угол подъема главного лепестка по отношению к горизонту.

В целях защиты антенн коротковолновых радиовещательных станций мощностью 100-500 кет от перенапряжений и пробоев вибраторы таких антенн выполняются не из проводов, а из металлических цилиндров диаметром до 1-1,5 м.

Характеристика направленности синфазных антени вида показанной иа рис. 7-34 (без рефлектора) в горизонтальной плоскости (в случае хорошо проводящей земли) определяется по формуле

cos (90° cos ф) sin (т 90° cos ф) sin ф sin (90° cos ф)

5ш ф bjli I u cub

(7-67)

где m - число полуволновых вибраторов в этаже;

Ф - угол, отсчитываемый от оси вибраторов.

Если антенна снабжена рефлектором, то общая характеристика направленности получается перемножением значений £(ф). полученных по формуле (7-67), и множи-

теля /р(ф), учитывающего влияние рефлектора.

В случае активного рефлектора

£р(ф) = 2соз[45°(з1пф-1)]; (7-68) в случае пассивного рефлектора

f р (ф) = YiJpj2f cos (kdi sin Ф - фр),

(7-69)

где /- отношение амплитуды тока в рефлекторе к амплитуде тока в антенне;

- расстояние между антенной и рефлектором; фр - сдвиг фаз между токами в антенне и рефлекторе.

Рис. 7-34. Схема четырехэтажной синфазной антенны с горизонтальными вибраторами.

к передатчику

Рис. 7-35. Схема четырехэтажной антенны кратных волн.

Характеристика направленности антенны с активным рефлектором (в случае хорошо проводящей земли) в вертикальной плоскости

sin (90° sine) X COS [45° (sin e - 1)] sin {kH sin 6), (7-70)

где H - высота подвеса центра антенны иад землей; п - число этажей аитениы.

Рассмотренные антенны именуются иногда Б нашей литературе СГ(/г и)Р, что означает: синфазная горизонтальная с рефлектором, /г-этажная, с числом т вибраторов в этаже. Эти антенны являются настроенными на одну Болиу и подвержены нарушениям фаз токов при изменении рабочей волны тем большим, чем больше этажей имеет антенна. В табл. 7-6 представлены допустимые пределы изменения рабочей волны для антенны СГ(/г/т)Р.

В СССР и за рубежом применяется и ряд других настроенных антени. Более диапазонными являются антенны кратных воли, отличающиеся от рассмотренных син-