Я,/4, входное сопротнвленне вибратора становится нидуктимьйТ, сопротивление Z.+Zcb оказывается слишком малым. Прн этом воэнияст близкий к короткому замыканию собирательной линии, и энергия вдоль неё не распространяется

При использовании активных сопротивлений связи суммарное сопротивленве Zb+Zcb изменяется в меньшей степени, что позволяет обеспечить оптимальный режим работы антенны в широком диапазоне волн Ввиду этого в дальнейшем будут рассматриваться только антенны этого типа (антенны БС).

В антенне БС на коротковолновом краю рабочего диапазона фазовая скорость становится больше скорости света, поскольку входное сопротивление вибраторов имеет индуктивный характер Это приводит к уменьшению КНД антенны, которое, однако, компенсируется возрастанием КНД из-за увеличения LjX Таким образом происходит выравнивание направленных свойств антенны в рабочем диапазоне

Волновое сопротивление собирательной линии м сопротивление резисторов связи определяют КПД антенны. Чем больше волновое сопротивление собирательной линии, тем большее значение сопротивления резисторов связи требуется для обеспечения нормального режима работы антенны: уменьшения отражений от точек подключения вибраторов и получения оптимальной фазовой скорости. Увеличение сопротивления резисторов связ1и сопровождается уменьшением КПД н соответствующим уменьшением КУ антенны. Поэтому волновое сопротивление собирательной линии выбирают астолько низким, насколько это возможно без дополнительного усложнения ее конструкции. Если собирательную линию выполнять в виде четырехпроводного перекрещенного фидера, то ее волновое сопротивление можно уменьшить примерно до 160 Ом. При этом значения сопротивлений резисторов связи, включаемых в каждое плечо вибраторов, можно уменьшить до 200 Ом. Эти значения сопротивлений приняты для типовой антенны. При увеличении 7?св увеличивается КНД антенны, особенно при Х = 4/, но уменьшается КУ.

Направленные свойства антенны БС сильно зависят от фазового сцвига между токами в крайних вибраторах, и его изменение в рабочем диапазоне не должно выходить за приемлемые пределы (приблизительно ±1,5я). В первом приближении общий фазовый сдвиг равен сумме фазовых сдвигов, вносимых каждым вибратором в отдельности. Поскольку входное сопротивление вибратора существенно меняется при изменении длины волны и соответственно меняется вносимый им фазовый сдвиг, общее число вибраторов не должно быть слишком большим. Расчеты показывают, что приемлемый диапазон изменения суммарного фазового сдвига получается при числе вибраторов, не превышающем 20- 10. Это, в свою очередь, накладывает ограничение на общую длину антенны, поскольку расстояние между вибраторами должно быть меньше половины минимальной длины волны рабочего диапазона во избежание появления дифракционного лепестка (ом. § 9.5) и сильных отражений в собирательной линии.

Длину шлеча вибратора выбирают равной приблизительно 0,7Ятгп. При большей длине плеча вибратора его направленные свойства .резко ухудшаются на коротковолновом краю рабочего диапазона (ом. § 10.2). Уменьшение длины вибратора также нежелательно, поскольку это приводит к увеличению модуля его входного сопротивления и уменьшению связи собирательной линией на длинноволновом краю рабочего диапазона.

Высоту подвеса антенны определяют из условия получения максимальной интенсивности приема под заданными углами наклона До: Я=0,25Х/з1п До. Для углов наклона приходящих лучей 7-15° высота подвеса антенны должна составлять одну-две длины волны. Увеличение высоты подвеса антенны сопровождается, однако, резким повышением ее стоимости. Ввиду этого в применяемых в настоящее время типовых антеннах БС высота подвеса не превышает 25 м.

Типовая антенна БС имеет следующие параметры: L = 90 м; Л = 21; 7?св = 200 Ом; / = 8 м; /,=4,5 м; Я=17 или 25 м. Обозначения типовых антенн: БС 17 и БС ?25.

Эти антенны могут быть использованы во всем коротковолновом диапазоне волн 11-100 м. В тех случаях, когда желательно повысить эффективность приема на длинноволновом краю диапазона, может быть использован комплект из двух антенн:

БС - - 25 и БС- - 45. Первая антенна обслуживает дкапа-

8 4,5 16 10

зон волн 11-40 м, вторая 30-100 м.

15,5. Расчет электрических харакк волны

антенн бегущей

При расчете электрических характеристик антенну бегущей волны будем рассматривать в качестве передающей. Расчет электрических характеристик антенны бегущей волны разделяют на две части: определение амплитудно-фазового распределения токов по вибраторам антенны и расчет входного сопротивления и характеристик излучения по найденному распределению токов.

При расчете распределения токов по вибраторам предполагают, что ток на входе собирательной линии /вх известен. Его значение может быть задано произвольно, например 1 А. В приложении 8 показано, что в такой постановке эта задача сводится к решению системы линейных алгебраических уравнений:

О Kg,

Zn Zi2

z. z. Z31 Z32

0 Ynn Zm2 .. Znn

(15.7)

Здесь Yjs и Zjfe - коэффициенты, учитывающие связь между вибраторами по собирательной линии и по полю излучения соответственно; /j -входные токи в вибраторах (подробнее см. приложение 8).

Напряженность электрического поля в дальней зоне рассчитывают по найденным токам с учетом реальной проводимости земли (см. § 7.2). Входное сопротивление антенны определяют через напряжение на ближайшем к входу вибраторе:

2вх = ?вх+ i вх = л вх = (1 Zm + h Zm + + In Zww) bx

(15.8)

(нумерация ведется от поглощающей нагрузки).

По известному входному сопротивлению и напряженности поля в максимуме ДН может быть определен КУ антенны:

Потери в антенне складываются из потерь в сопротивлении связи Pcb = 2UjPcb (коэффициент 1/2 отсутствует, так как каждый вибратор соединяется с линией через два резистора) и мощности, уходящей в поглощающую нагрузку, Рн= f/i2/(2W), где fyi = /iZii-t-/2Z2i-f ...-b/jvZjvi - напряжение на ближайшем к нагрузке вибраторе. Коэффициент полезного действия антенны

ri=l p/P, PjP , (15.10)

где Ро= /вхН?вх/2 - подводимая к антенне мощность. Коэффициент направленного действия D=1,64G/ti.

Приближенный расчет характеристик антенны может быть осуществлен следующим образом. Входное сопротивление вибраторов рассчитывают по методу наведенных ЭДС для системы связанных вибраторов (см. § 6 6) При расчете наведенного на у-й вибратор сопротивления учитывают влияние только нескольких вибраторов, расположенных ближе к входу антенны, чем рассматриваемый, т е вибраторов с номерами /-f 1, /-1-2 При этом можно не читывать затухания в собирательной линии и отличие фазовой скорости от скорости света, т е считать = exp(i p/ift) Влияние вибраторов, расположенных ближе к нагрузке, можно не учитывать, поскольку их поля в месте расположения /-го вибратора сильно расфазированы По найденному таким образом сопротивлению некоторого среднего вибратора согласно (15 5) определяют усредненную постоянную распространения 7л

Распределение токов вдоль антенны полагают экспоненциальным: = /jvexp[-7.iZ,(V-/)] Напряженность почя, создаваемого всеми вибраторами, ехр \Nlx (i Р cos ф cos Д-Ул)1 - 1

ехр [Zl (i р cos ф cos Д-ул)1 - 1

-8(Д),

(15.11)