мерным, проигрыш в эффективности все-таки значителен- 3 dB. Полоса пропускания рассматриваемого типа антенн такая же, как и для случая с удлиняющей катушкой. Это связано с тем, что хотя Rrad и увеличилось, но уменьшилось значение сопротивления потерь, куда теперь не входит Rc. Поскольку общая электрическая длина излучателя и линии составляет 90, входное сопротивление имеет активный характер и определяется по формуле (2.6). Входное сопротивление равно 23 Ом, т.е. по прежнему стоит проблема дополнительного согласования.

3.3 Вертикальные антенны с емкостной нагрузкой

Этот тип укороченных вертикалов является наиболее эффективным и давно применяется в профессиональной связи и радиовещании. Конструктивной особенностью таких антенн является емкостная нагрузка на вершине. Как правило, она состоит из 6-10 радиально расположенных трубок диаметром 8-20 мм, электрически соединенных с вершиной излучателя. Для большей эффективности концы трубок могут быть соединены по периметру проводом. Лучшие результаты получаются при использовании нескольких проволочных колец на разных расстояниях отточки крепления трубок к вершине вертикала. Величина электрического удлинения определяется диаметром емкостной нагрузки.

Распределение тока вдоль излучателя показано на рис.3.4. Оно является синусоидальным, но усеченным и повторяет распределение тока для полноразмерного четвертьволнового вертикала. Для получения такого распределения необходимо нагрузить вершину вертикала на емкостную нагрузку. Емкостное сопротивление такой нагрузки должно быть равно реактивной части входного сопротивления излучателя с длиной, которая бы дополнила укороченный вертикал до размеров четвертьволнового. Выражаясь фигурально, происходит замена верхней части четвертьволнового излучателя неизлучающим эквивалентом .

Методика расчета диаметра емкостной нагрузки D при заданных длине излучателя I, диаметре d и резонансной частоте f, сводится к следующей последовательности;

1, м

Rg, Ом Rc, Ом R, Ом

20,29 15

51,6 71% О

10,15 15 2

23,28 27% -4,1

10,15 15

23,1 35% -3

10.15 15

33,3 55% -1.1

Рис. 3.4. Сравнительные характеристики различных типов укороченных вертикалов.

1.Выполнить пункты 1-4 расчета удлиняющей катушки (раздел 3.1).

2.Определить величину необходимого электрического удлинения в в градусах по формуле: (9=90- (3.6)

где у>-электрическая длина излучателя.

З.Диаметр емкостной нагрузки определяется по формуле:

2.825-10 (3.7)

2 л: f Zo cxqb

где D-диаметр емкостной нагрузки, см; f-резонансная частота, мГц; Zo*-характеристическое сопротивле-ние эквивалентной линии, Ом; д-величина необходимого электрического удлинения, град. Для расчета диаметра емкостной нагрузки можно воспользоваться графиками на рис.3.5, если резонансная частота рассчитываемой антенны близка к средним частотам диапазона. В этом случае, найденный по графикам диаметр емкостной нагрузки, необходимо домножить на поправочный коэффициент т, зависящий от отношения диаметра излучателя к его длине (рис.3.6),

Для оценки эффективности данного типа укороченных вертикалов, проиллюстрируем расчет емкостной нагрузки и основных характеристик на уже известном примере. Исходные данные остаются теми же: 1=10,15 м, d=30 мм, f=3,575 мГц, Rg=15 Ом. При расчете удлиняющей катушки были получены следующие промежуточные результаты: (р=АЪ\ Zo=373 Ом. Величина необходимого электрического удлинения определяется по формуле (3.6): (9= 90--45-= 45-.

Диаметр емкостной нагрузки, находится по формуле (3.7)-0=337 см. Если обратится к графикам на рис.3.5, то предварительный результат без учета поправочного коэффициента равен 290 см. С учетом коэффициента т=1,18- 0=342 см, т.е. разница между двумя методами определения диаметра емкостной нагрузки несущественна. Сопротивление излучения антенн с емкостной нагрузкой определяется по графику на рис.3.7 или формуле 3.8.