высоте подвеса над землей излучать и принимать волны под низкими углами к горизонту, необходимыми для связи с отдаленными корреспондентами. Диаграмма направленности и усиление вертикальных вибраторов слабо зависят от частоты, и диапазон их использования в основном определяется возможностью их согласования с фидерным трактом.

Вертикальные вибраторы создают также достаточно интенсивную поверхностную волну (см. § 7.3), распространяющуюся непосредственно вдоль земли без отражения от ионосферы и позволяющую осуществлять связь с близко расположенными корреспондентами.

Интенсивный прием повер.х-ностных волн является одновре-менно и недостатком вертикальных вибраторов ввиду большей чувствительности к местным по-1- мехам. К недостаткам вертикаль-

ного вибратора следует также отнести более высокие, чем у горизонтального вибратора, потери в земле при излучении.

Указанные особенности, а также более простая, чем в случае горизонтального вибратора, конструкция и малые размеры площадки, необходимые для размещения вибратора, определяют область применения вертикальных вибраторов в качестве самостоятельных антенн и элементов антенных решеток.

11.2. Распределение тока и входное сонротивление

Распределение тока и входное сопротивление в вертикальном симметричном вибраторе могут быть найдены путем численного решения уравнения Галлена либо с помощью обобщенного метода наведенных ЭДС (см. гл. 6). Влияние земли учитывается введением зеркальных токов. В связи с тем что на практике поверхность земли вокруг вибратора обычно металлизируется, такая идеализация допустима.

Специфической особенностью симметричного вертикального вибратора является некоторая асимметрия распределения тока в его плечах, заметная, однако, лишь при малых высотах подвеса и резонансной длине плеча /= 0,5Я,. Возможная асимметрия должна быть учтена в представлении тока в вибраторе. Число независимых коэффициентов, определяющих распределение тока и соответственно порядок получающейся системы алгебраических уравнений, в этом случае больше, чем при анализе горизонтального вибратора.

На рис. 11.2 показано рассчитанное распределение тока в вер-

тиюальном симметричном вибраторе при различных высотах подвеса и длинах вибратора для радиуса провода а = 0,007Л,. Сплошной линией показана действительная составляющая тока, штриховой - мнимая. Ток соответствует входному напряжению 1 В.

Как видно из рисунка, асимметрия распределения тока невелика даже при малых высотах подвеса, кодда нижний конец 1Вибратора почти касается земли, а ток в точке питания практически не зависит от высоты подвеса. Ввиду этого влиянием земли на входное -сопротивление можно пренебречь и для определения входного сопротивления пользоваться кривыми, приведенными на рис. 10.7, 10.8, 10.12. Зависимость входного сопротивления симметричного вибратора от высоты подвеса иллюстрируется рис. 11.3.

В случае несимметричного вертикального вибратора при металлизации земной поверхности вокруг вибратора введение зеркальных токов эквивалентно добавлению симметричного плеча. Ввиду этого распределение тока в несимметричном вибраторе совпадает с распределением тока в плече симметричного вибратора, находящегося в свободном пространстве, а его входное сопротивление вдвое меньше сопротивления симметричного вибратора.

На практике вертикальные вибраторы обычно выполняются в виде набора проводов, натянутых по образующей цилиндра. Такая система эквивалентна сплошному металлическому цилиндру с радиусом asK = R V nr/R, где п -число проводов; г - радиус отдельного провода; i? -радиус образующей цилиндра (см. § 10.9).

В случае толстых вибраторов наличие плоской торцевой поверхности у точки питания приводит к заметному отличию между расчетными и экспериментальными значениями входного сопротивления из-за неучета торцевой емкости и связанных с ней токов. Для уменьшения торцевой емкости, ухудшающей согласование вибратора с линией питания, плечо вибратора вблизи точки питания выполняется в виде конуса. При этом расчетные значения входного сопротивления, полученные без учета торцевых токов, хорошо совпадают с экспериментальными.

На рис. 11.4 показана расчетная кривая входного сопротивления толстого вибратора а =0,078. Кружками показаны экспериментальные значения, полученные на модели, установленной на металлической подставке. Угол при вершине конуса, образованного сходящимися в точку питания проводами, составлял 90°. При расчетах ток в вибраторе представлялся в виде степенного ряда (6.25) с Л/= 2 и 3. Для сравнения приведены также значения входного сопротивления, рассчитанные по (1.13) при замене вибратора эквивалентной длинной линией с потерями (см. § 6.6).

В заключение отметим, что металлизация земной поверхности, выполняемая для уменьшения потерь в земле, существенно упрощает задачу расчета электрических характеристик вибратора, позволяя свести влияние земли к добавлению зеркальных токов. При отсутствии металлизации задача расчета входного сопротивления намного усложняется [14].

11.3. Диаграмма направленности, i

действия, коэффициеот усиления

иент полетного

Диаграмма направленности вертикального вибратора в горизонтальной плоскости представляет собой окружность. В вертикальной плоскости ДН симметричного вибратора в предположении синусоидального распределения тоюа описывается (7.14), где коэффициент отражения от земли ри определяется (7.12).

Выражение (7.14) представляет собой произведение ДН вибратора, находящегося в свободном пространстве, и множителя, учитывающего интерференциЮчПрямого и отраженного от земли лучей. Синусоидальное распределение тока соответствует бесконечно тонкому вибратору. Поправки, связанные с реальным распределением тока в вибраторе конечного радиуса, иллюстрируются рис. 10.5,6. Они заметны лишь при Я S 0,5 и сводятся в основном к сглаживанию ДН.

На диаграмму направленности вертикального вибратора существенно влияют параметры земли. На рис. 11.5,а, б показана за-