в качестве примера в табл. 10.1 приведены значения вхоого сопротивления вибратора с длиной плеча 0,375 и радиусом 0,007Х при различных высотах подвеса над землей ЯД.

10.5. Коэффициент направленного действия и коэффициент усиления

Коэффициент направленного действия может быть вычислен по (8.8), где значение Е для вертикальной плоскости, перпендикулярной оси вибратора, берутся из (7.15):

D = 120(l-cosp/)Ml + IPil + 2pj.cos (Ф-2рЯ8ш А)] ?,

(10.7)

где R\=R2,y\3 - эффективное сопротивление излучения, характеризующее излученную мощность; Rj, - сопротивление, отнесенное к пучности тока; т]з - коэффициент, учитывающий потери в земле

Для бесконечной проводимости земли (10 7) принимает вид

D = 480 (1 -cos р /)2 sin (р Н sin A)IRj,. (10.8)

Значение КНД в направлении максимального излучения при идеально проводящей земле

D , = 480 (1-cos pWx. (10.9)

Коэффициент усиления можно найти из (8.13). Входящий в (8.13) коэффициент полезного действия определяется потерями в земле, в проводах антенны, изоляторах, применяемых для подвески антенны, а также в других телах, находящихся вблизи антенны. При надлежащем выполнении антенны * всеми потерями, кроме потерь взем-ле, можно пренебречь. При высотах ю подвеса вибраторов над землей око- ло (0,4-0,5)Я- и выше и средних параметрах земли потери, вноси- мые землей, также невелики (см. 4 рис. 10.2). Ввиду этого можно при расчетах коэффициента усиления КПД принимать равным едини- О

0,3 Рис 10.9

На рис. 10.9 приведены зависимости коэффициентов усиления и

направленного действия от /Д. Кривые рассчитаны в предположении, что земля имеет бесконечную проводимость. Влияние земли на сопротивление излучения не учитывалось.

Как видно из рис. 10 9, сначала по мере увеличения /Д коэффициент усиления возрастает. Максимальные значения КУ и КНД получаются при Я,=0,63. Дальнейшее увеличение /Д сопровождается резким уменьшением КУ в экваториальной плоскости. Это

обстоятельство должно учитываться при определении рабочего диапазона вибратора.

Зависимости КУ и КНД от /Д, так же как и кривые входных сопротивлений, в действительности несколько смещены в сторону меньших 31начений /Д, смещение зависит от отношения а.

Для оценки КУ при реальной земле можно воспользоваться графиками, приведенными на рис 10 2, учитывая при этом, что КУ пропорционален квадрату напряженности поля. Поправка к КУ равна 1+РхР/4, где рх берется для направления максимального излучения При более точных расчетах необходимо учитывать влияние земли на сопротивление излучения

10.6. Максимально допустимая мощность в симметричном вибраторе

При конструировании антенных устройств для мощных радиопередатчиков должно быть обращено внимание на обеспечение необходимого запаса электрической прочности. Нарушение электрической прочности может происходить за счет возникновения электрического пробоя в воздухе, возникновения разряда вдоль поверхностей изоляторов и нарушения их теплового режима.

Максимально допустимая мощность в антенне при надлежащем выборе изоляции определяется диэлектрической прочностью воздуха, окружающего антенну. Если напряженность электрического поля на поверхности проводов антенны превосходит определенное значение, возникает опасность факельного истечения. Максимально допустимое значение эффективной напряженности поля в диапазоне коротких волн обычно равно 6-8 кВ/см.

Вектор напряженности электрического поля у поверхности проводника имеет только нормальную компоненту, величина которой определяется плотностью поверхностного заряда. В случае цилиндрического проводника радиуса г

£ = т/(2ягео).

Линейная плотность заряда т связана с распределением тока вдоль провода уравнением непрерывности

откуда Е= (mir)dlldz

Максимальное значение напряженности поля имеет место на концах вибратора, где dl/dzxRh (/о - значение тока в пучности): £к = 60/о/г.

Величина /о связана с подводимой мощностью соотношением P = IqRI1 Таким образом,

Е = &0У2Р1{гУТ) . (10.10)

Переходя к эффективному значению, получаем ,7g Е, , = \ШУР1{гУЙ1). (10.11)

(10.12)

где rs приведены на рис. 6.5, р дано в кВт. Если выполнен из п отдельных проводов, напряженность поля уТоверх ности провода в основном определяется током в этом проводе, который в п раз меньше полного тока в вибраторе, и собственным радиусом провода:

к.эф = 3800 vp/{ndvri). где d - диаметр отдельного провода, р, кВт.

Более точный расчет основан на решении уравнения Галлена. При представлении тока в виде (6.25) напряженность поля у конца вибратора £K = 60/i/(Pr/).

При выполнении вибратора из отдельных проводов зависимость £к от числа проводов п, как следует из точного расчета несколько отличается от (10.12). На рис. 10.10 приведена расчетная зависимость от Я для различного числа проводов п. Расчеты выполнены для проволочного цилиндра радиусом 0,72 м и радиусом отдельного провода 6 мм при длине волны Я = 20 м. Точками показаны значения, соответствующие (10.12) для п=4 и 8. По оси ординат отложено амплитудное значение Е, отличающееся от эффективного множителем у2. Приведенные значения £к соответствуют излучаемой мощности 1 кВт.

Следует иметь в виду, что при излучении модулированного сигнала мгновенные значения Ек при той же средней мощности могут быть больше, чем указанные на рис. 10.10. Соответственно допустимая средняя мощность оказывается меньше. Например, в случае сигнала с амплитудной модуляцией пиковая мощность может в 4 раза превышать мощность немодулированного сигнала. Соответственно допустимая средняя мощность должна быть в 4 раза ниже.

10.7. Диапазон использования симметричного горизонтального вибратора

Диапазон использования симметричного вибратора определяется прежде всего его направленными свойствами в горизонтальной плоскости. Из приведенных на рис. 10.3 ДН следует, что для волн длинее 1,4/ направление максимального излучения остается перпендикулярным оси вибратора.

Вторым моментом, определяющим диапазон использования симметричного вибратора, является возможность согласования его

0,3 0,4 Рис. 10.10