Электрический расчет несимметричных проволочных антенн

   Из  построенного графика видно, что  с увеличением частоты сопротивление потерь уменьшается. Значит на более высоких частотах антенна будет годна к использованию, так как её коэффициент полезного действия будет возрастать. 

2.5.4. Расчёт коэффициента  полезного действия:

   Найдём  коэффициент полезного действия нашей антенны на семи фиксированных  частотах, результаты в таблице 7: 

   таблица 7 

где:

 

- коэффициент  полезного действия 

   Зависимость КПД антенны от частоты представлена на рисунке 7: 

рис. 7 График зависимости КПД антенны от частоты 

   Из  полученного графика видно, что  при увеличении частоты коэффициент  полезного действия антенны увеличивается. Следовательно нашу антенну целесообразно использовать на более высоких частотах. 

2.5.5. Расчёт активной  и реактивной составляющих  входного сопротивления  антенны:

   Активное  сопротивление антенны складывается из сопротивлений излучения и потерь ( ).  Таким образом активное сопротивление антенны на семи фиксированных частотах будет равно, расчёты представлены в таблице 8: 

таблица 8 

   Зависимость активного входного сопротивления  антенны от частоты представлена на рисунке 8: 

рис. 8  График зависимости активного входного сопротивления антенны от частоты 

   Из  графика видно, что при увеличении частоты активное сопротивление  уменьшается, следовательно при  увеличение частоты коэффициент  полезного действия будет увеличиваться. И целесообразно использовать нашу антенну на приём и на передачу.

   Реактивное  сопротивление нашей антенны  носит ёмкостной характер . В этом случае реактивное сопротивление антенны рассчитываем по следующей формуле: 

   

   

   Результаты  вычислений сведены в таблицу 9: 

   таблица 9 

   На  рисунке 9 представлена зависимость реактивного сопротивления антенны от частоты: 

рис. 9 График зависимости реактивного сопротивления антенны от частоты 

   Из  полученного графика видно, что  при увеличении частоты реактивное сопротивление стремится к нулю, что для нашей антенны благоприятно, так как остаётся  одно активное сопротивление. Так как реактивное сопротивление носит ёмкостной характер, то рекомендуется включить для настройки антенны в резонанс, необходимо ввести элемент настройки виде индуктивности, с переменной индуктивностью  ; ; .

   Произведём  расчёт индуктивности на семи фиксированных частотах, результаты представим в виде таблицы 10: 

   таблица 10 

   Зависимость переменной индуктивности от частоты представлена на рисунке 10:

   

рис. 10 График зависимости переменной  индуктивности от частоты 

   С увеличением частоты L уменьшается, следовательно, чтобы не подбирать катушку индуктивности на каждой частоте, её следует сделать переменной. 

2.5.6  Расчет характеристики  направленности антенны  в вертикальной плоскости и построение диаграммы направленности антенны:

   На  ДВ и СВ земля по своим свойствам  является хорошим проводником и  её действие на ДН можно учесть влияние  зеркального изображения с тем  же направлением тока равной величины. Следовательно, замена земли зеркальным изображением вибратора сводится к переходу от симметричного вертикального вибратора длиной lэ к симметричному длиной 2lэ. Поэтому ДН такого вибратора в вертикальной плоскости выражается формулой:

   

 
 
 

   В соответствии с данными значениями построим диаграмму направленности Г-образной антенны, на боковых и средней частотах (410; 468; 512 кГц). На  рисунке 11 представлена диаграмма направленности для f=410 кГц:

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

рис. 11 Диаграмма  направленности Г-образной антенны 

   На  рисунке 12 представлена диаграмма направленности для f=468 кГц:

   

 
 
 
 
 
 
 
 
 

рис. 12 Диаграмма направленности Г-образной антенны 

   На  рисунке 13 представлена диаграмма направленности для f=512 кГц:

   

 
 
 
 
 
 
 
 
 

рис. 13 Диаграмма направленности Г-образной антенны 

   Анализ  данной диаграммы направленности показывает, что имеются два направления  максимально излучения 0 и 180 градусов в меридиональной плоскости и одно направление минимального излучения в 90 градусов, по всем другим направлениям происходит уменьшение амплитуды до нуля. 

       Можно проследить, что при уменьшении длины волны диаграмма направленности сужается, но незначительно, так как все длины волн соизмеримы с длиной вибратора.  

2.5.7. Расчёт распределения тока и напряжения вдоль антенны:

   Все расчёты распределения тока и  напряжения вдоль антенны производим на одной частоте равной 500 кГц. 

2.5.7.1. Определяем  действующее и амплитудное значение  тока в основании антенны:

 
 
 
 
 

где:

Р₀ - мощность передатчика (400 Вт);

      

                      - КПД антенны; 

        

- КПД  согласующего устройства; 

   

   

 

                - добротность антенны; 

- добротность  согласующего устройства; 

   

   

   

   

   

   

   

   

   

_(Ом)

   

   

   - КПД фидера; 
 

   - КПД согласующего устройства 
 
 
 
 
 
 

   - входное сопротивление антенны; 
 
 
 

2.5.7.2. Определяем  амплитудное значение напряжение на изолированном конце Г-образной антенны:

 
 
 

2.5.7.3. Распределение  тока вдоль вертикальной части  антенны определятся выражением: 

 
 

zv - меняется от 0 до 4 м - конца вертикальной части антенны;