Электрический расчет несимметричных проволочных антенн

 
 
 
 
 
 

   таблица 1

где:

λ - длины волн на которых производим вычисления;

к - волновое число;

ρг - волновое сопротивление горизонтальной части;

ρв - волновое сопротивление вертикальной части;

ρа - волновое сопротивление всей антенны. 

   Зависимость полного волнового сопротивления антенны от частоты представлена на рисунке 1: 

рис. 1 График зависимости полного волнового сопротивления антенны от частоты 
 

2.3. Расчёт эквивалентной длины антенны lэ для Г-образной антенны:

   С помощью горизонтальной части получаем более равномерное распределение  тока вдоль вертикальной части, а  значит увеличили действующую длину и увеличили мощность излучения. Горизонтальную часть заменяем на эквивалентный отрезок провода, присоединяемый к вертикальной части, длина которого bэ выбирается таким образом, чтобы реактивное сопротивление данного отрезка и горизонтальной части в месте стока были равны друг другу. Расчёт проводим на фиксированных частотах, предназначенных для радиослужбы на подвижных объектах (410,425,454,468,480,500,512 кГц). 

   Результаты  вычислений представим в таблице 2.  

таблица 2 
 
 
 

где:

bэ - эквивалентная длина горизонтальной части антенны, вычисляемая по формуле                                   

lэ - эквивалентная длина горизонтальной части антенны (lэ=lv+bэ). 

   Зависимость эквивалентной длины от частоты представлена на рисунке 2: 

рис. 2 График зависимости эквивалентной длины  антенны от частоты 

   Из  графика видно, что при увеличении частоты эквивалентная длина антенны увеличивается. Следовательно, если мы хотим, что бы наша антенна работала на более высоких частотах, необходимо увеличивать длину горизонтальной части антенны. 

2.4. Расчёт собственной длины волны антенны:

   Наибольшая  волна, при которой антенна настроена  в резонанс, обычно называется собственной волной антенны. Из первой таблицы выбираем наибольшую lэ. Для данной эквивалентной длине антенны произведём расчёт собственной длины волны этой антенны: 

   

   

       

   Результаты  вычислений собственной длины представим в таблице 3. 

таблица 3 

где:

 
 
 
 
 
 
 
 

   Графическое решение представлено на рисунке 3: 

рис. 3 График расчёта собственной длины волны 

   Из  построенных графиков видим, что  собственная длина волны 36 м.

   Увеличение  длины собственной волны я  является одной из причин использования заземлённых антенн на длинных и средних волнах. 

2.5. Расчёт параметров антенны:

2.5.1. Расчёт действующей  высоты антенны:

   Действующая длина (высота) - это коэффициент  пропорциональности между напряжённостью поля в направлении максимального излучения током рассматриваемой в антенне. Определим действующую высоту для семи фиксированных частот. Результаты вычислений представим в виде таблицы 4: 

таблица 4

 

где:    
 

     Зависимость действующей длины от частоты представлена на рисунке 4: 

рис. 4 График зависимости действующей длины  антенны от частоты

   Из  построенного графика видно, что  с увеличением рабочей частоты действующая высота антенны увеличивается. Разница между максимальной и минимальной рабочими частотами составляет не более 100 кГц, но на эту разницу действующая дина антенны изменилась всего на 0,0003 метра, что составляет незначительные изменения, следовательно, антенна будет нормально работать и при изменении частоты на более большое значение. Но при увеличении частоты этот параметр стабильно увеличивается, что для нашей антенны благоприятно. следовательно, увеличение частоты не окажет отрицательного влияния на этот параметр антенны. 

2.5.2. Расчёт сопротивления излучения:

   Основное  излучение в несимметричных антеннах приходится на вертикальную часть. Роль горизонтальной части заключается в том, что она даёт более равномерное распределение тока в антенне, увеличивает ёмкость антенны и уменьшает напряжение в ней.

   Произведём  расчёт сопротивления излучения  антенны для семи фиксированных  частот. Так как наша антенна обладает эквивалентной длиной меньше, чем  значение 0,3 , то воспользуемся следующей формулой для определения сопротивления излучения.

 
 
 

   Вычисления  сведём в таблицу 5: 

таблица 5 

   Зависимость сопротивления излучения антенны от частоты представлена на рисунке 5: 

рис. 5 Зависимость  сопротивления излучения антенны  от частоты 

   Из  построенного графика видно, что  при увеличении рабочей частоты, сопротивление излучения увеличивается, следовательно антенна сможет работать в этом диапазоне, так как коэффициент её полезного действия будет постоянно увеличиваться. 

2.5.3. Расчёт сопротивления  потерь:

   Потери  энергии в антенной цепи на ДВ и  СВ диапазонах складываются:

1. из потерь и в заземлении или противовесе;
2. потерь в органах настройки;
3. потерь в изоляторах и проводах;
4. прочие антенны (мачты, оттяжки). 

   Самые большие потери в органах настройки с удлинением длины волны. Рассчитаем сопротивление потерь на семи фиксированных частотах. Результаты вычислений представлены в таблице 6: 

 таблица 6

где:  

 

   Зависимость сопротивления потерь от частоты представлена на рисунке 6: 

рис. 6 График зависимости сопротивления потерь антенны от частоты.