2. ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

2.1 Физическая и электрическая длина антенны

Физическую и электрическую длину антенн принято выражать либо в виде отношения к длине волны Я, соответствующей рабочей частоте антенны (Я/4Д/2,5/8Л), либо в градусах, считая, что полная длина волны Я соответствует 360. Физическую длину (р в градусах можно определить по формуле:

=j-360- (2.1)

где I - длина антенны, метров; Я-длина волны, метров. Связь между длиной волны и частотой определяется формулой:

Я = 300 (2.2)

где f - частота, мГц;Я -длина волны, метров.

Пользуясь формулами (1), (2) легко определить физическую и электрическую длину вертикальных антенн, упомянутых в предыдущем разделе. Для излучателя длиной Я/4 она составляет 90 , Я/2-180-, 5/8Я-225 и 3/4Я-270-.

При определении электрической длины антенн следует учитывать не только геометрические размеры излучателя, но и наличие в его составе реактивных элементов (емкостей или индуктивностей).

Рассмотрим вертикальный излучатель длиной I. Его основная резонансная частота (т.е. частота, на которой излучатель является четвертьволновым) будет равна:

fo= (2.3)

Для того, чтобы определить его физическую длину (р на произвольной частоте f, необходимо воспользоваться формулой:

= :-90- (2.4)

Отметим, что физическая pniAjtfa излучателя в данном случае совпадает с электрической, так как в его состав не входят реактивные элементы.

Теперь рассмотрим тот же излучатель, но с реактивным элементом (например, индуктивностью) в основании. Основная резонансная частота такой системы будет отличаться от fo(B нашем примере она понизится). Естественно предположить, что поскольку резонансная частота системы излучатель + индуктивность отличается от fo в меньшую сторону, то ее электрическая длина на частоте f также будет отличаться от величины <р, причем в большую сторону, т.е. индуктивность имеет свойство электрического удлинения. Емкость -напротив, обладает укорачивающим эффектом. Количественно оценить величину изменения электрической длины в зависимости от значения реактивности возможно лишь с учетом конструктивных особенностей излучателя на конкретной частоте. Кроме того, большую роль играет место распо;зожения реактивного элемента относительно точки запитки излучателя. Так, например, емкость в основании вертикальной антенны обладает укорачивающим эффектом, а емкостная нагрузка на вершине-удлиняющим.

Электрическая длина антенны может отличаться как в большую сторону от физической, так и в меньшую, но разница между ними не может быть больше 180.

2.2 Сопротивление излучения антенны Rrad

Сопротивление излучения Rrad это отношение напряжения к току в точке, соответствующей максимуму (пучности) тока. Для излучателей с угловой длиной <90 , которые запитываются в пучности тока, справедливо определение: Сопротивление излучения Rrad> отнесенное к точке запитки антенной системы (если точка запитки находится в пучности тока) - это сопротивление, которое, будучи помещенным в точку запитки, будет рассеивать мощность равную мощности Излученной антенной.

Этот важный параметр является определяющим и от него зависит КПД, полоса пропускания, входное сопротивление антенны. Величина сопротивления излучения зависит от формы кривой распределения тока вдоль излучателя. Мето-

дика расчета Rrad для различных типов вертикальных антенн будет рассмотрена ниже.

2.3 Сопротивление потерь Rloss

Это значение сопротивления, которое, находясь в течке запитки антенны, будет рассеивать мощность равную разности между подводимой к антенне мощностью и мощностью излученной антенной. Для вертикальных антенн, земля является необходимым элементом, обеспечивающим их работу. Поэтому для них, в отличие от диполя, дельты и др., сопротивление потерь может достигать значительной величины, превышая сопротивление излучения. Основной вклад в него вносит сопротивление потерь системы заземления, связанное с плохой проводимостью естественной земли или недостаточным количеством радиальных проводников, образующих искусственную землю .

2.4 КПД антенны

КПД антенны г] - это отношение мощности излученной антенной, к мощности подводимой к точке питания антенны. Он может быть выражен через Rrad и Rioss и определяется по формуле:

= (2.5)

Rrad + Rloss

Таким образом, можно выделить два основных способа увеличения КПД вертикальных антенн - увеличение сопротивления излучения и уменьшение сопротивления потерь путем применения более совершенной системы противовесов.

2.5 Входное сопротивление антенны

Входное сопротивление (импеданс) антенны Z в общем случае представляется комплексной величиной; Z = R + jX

где R-активная часть входного сопротивления, Ом; X- реактивная часть; j-комплексный оператор.

Величина R определяется отношением напряжения к току в точке запитки антенны, а X-сдвиго1и фаз между напря-