ОДНОПРОВОДНАЯ, ДВУХПРОВОДНАЯ

и СЛОЖНЫЕ АНТЕННЫ БЕГУЩЕЙ ВОЛНЫ

17.1. Схема и принцип действия однопроводной антенны бегущей волны

Однопроводная антенна бегущей волны (антенна Бевереджа) (рис. 17 1) представляет собой длинный провод, подвешенный сравнительно невысоко над землей и нагруженный на одном конце активным сопротивлением, равным волновому сопротивлению провода Другой конец этого провода подключается к выходу трансформатора, имеющего выходное сопротивление, равное волновому сопротивлению провода.

К входу трансформатора присо- , [7-,-

единяется фидер, соединяющий нприешйщ антенну с приемником.

Электродвижущая сила в про- ЖШШШШШШШШШ воде антенны создается горизонтальной составляющей вектора Рис. 17.1 напряженности поля Е падающей

волны. В случае поверхностного луча эта составляющая связана с потерями в земле. Ее значение равно нулю гари идеальной почве и увеличивается с уменьшением проводимости почвы. Если в точку приема приходит пространственный луч, то горизонтальная составляющая вектора Е определяется углом прихода луча. Очевидно, что в вертикальной плоскости, совпадающей с плоскостью расположения провода, антенна принимает только параллельно-поляризованное поле. В других направлениях антенна принимает как параллельно-, так и нормально-поляризованное поле.

Если направление приходящего сигнала мало отличается от направления провода, то создаются условия для благоприятного сложения ЭДС, наводимых в отдельных точках провода, на выходе антенны. Если же направление прихода волны существенно отличается от направления провода, прием будет значительно ослаблен интерференцией ЭДС, наводимых в отдельных точках провода.

Однопроводная антенна бегущей волны используется в основном на очень коротких трассах, как правило, для приема поверхностного параллельно поляризованного луча и на длинных трассах-для приема отраженного от ионосферы луча. В данной главе будут рассмотрены антенны для связи на большие расстояния.

Следует отметить, что по своим электрическим параметрам однопроводная антенна бегущей волны уступает рассмотренным в гл. 15 высокоэффективным приемным антеннам (БС, БС2, ЗБС2). Однако в ряде случаев эта антенна успешно применяется на радиолиниях различной протяженности благодаря простоте ее конст-

рукции. Лучшие ваправленные свойства и повышенный КУ имеют многопроводные и сложные антенны бегущей волны.

В дальнейшем однопроводную антенну бегущей волны сокращенно будем обозначать ОБ - , где L - длина провода, м; Я - высота подвеса провода над землей, м.

17.2. Расчетные формулы

Приведенные ниже формулы получены для режима передачи. Распределение тока по проводу с достаточной для практики точностью может быть представлено в виде:

/(х) = /оехр(-ул), (17.1)

где /о -- ток в начале провода; х - текущая координата по проводу, отсчитываемая от его начала; ул = ал + 1Рл - постоянная распространения волны по проводу; р/Рл = Уф/с = й, (Оф - фазовая скорость распространения волны вдоль провода, с - скорость света).

При принятом законе распределения тока с точностью до фазового множителя напряженность параллельной составляющей электрического поля

ЕII = (30 IJr) sin А cos ф 11 - 1 р I, I ехр (i Ф у - i 2 ря sin А) х

I / 1 - 2 ехр (- ал Z.) cos [Р Z. (1 fei - cos А cos ф)] + ехр (- 2 л (1/1 -cosAcos9)2-f (ал/Р)2

(17.2)

где азимутальный угол ф отсчитывается от вертикальной плоскости, в которой лежит провод.

Нормальная составляющая электрического поля

£х = (30 /о -) sin ф11 -f 1 рх I ехр (i Фх - i 2 р Я sin А) X

л/ l-2exp(-aлL)cos[PL(l/fe,-cosДcosф)] + exp(-2aл)

(1/*1-С05Ас05ф)2+(ал/Р)2 -

Анализ (17.2), (17.3) показывает, что под низкими углами наклона антенна ОБ практически не принимает нормально-поляризованную составляющую поля, поэтому под такими углами ДН определяется (17.2).

Направленные свойства антенны ОБ зависят от отношения фазовой скорости волны в проводе к скорости света и коэффициента затухания ал. Из-за влияния земли фазовая окорость оказывается меньше скорости света, а затухание в основном определяется потерями в земле Параметры л и ki могут быть найдены из соотношения [16]

1/кг- i л/Р = 1 -f/[2 In (2Я/а)], (17.4)

где F= 2S4 t + P~-e-b<d/; е, = er - 160Яа - комплексная 0 e,;-fV/2 + p2

относительная диэлектрическая проницаемость почвы; а,.ГаАнус провода; 5= Kl-ег; b = 2HS; р= Kl-ег/ KTj (p = j) На рис. 17 2 и 17.3 показаны значения с/оф-1 и л/р для провода диаметром 2 мм при различных высотах подвеса и проводимостях почвы в диапазоне волн 10-100 м.

за so, 70 л,

га ж

Рис. 17.2

Рис. 17.3

Следует отметить, что приведенная формула для расчета коэффициента затухания а, относится к случаю бесконечно длинной антенны без потерь в металле провода. Коэффтщионт затухания в антенне конечной длины определяется не только потерями в земле, но и потерями на излучение, причем он зависит от длины антенны. Однако в случае длинных антенн (LA>2-f-3) можно при инженерных расчетах полагать, что коэффициент Ол не зависит ог длины антенны н практически равен коэффициенту затухания в проводе бесконечной длины

Коэффициент уснлеппя антенны ОБ определяется выражением

W \бО/о /

(17.5)

где 1Г = 60(1/й1)1п(2Я/а) ;5601п(2Я/а) - активная составляющая входного сопротивления антенны, равного ее волновому сопротивлению.

Коэффициент направленного действия антенны ОБ рассчитывается по общей формуле (8.4).