Антенна в виде длинного провода

В литературе часто подчеркивается, что длина антенны должна быть резонансной, т. е. в точках подключения питания сопротивление антенны должно иметь только активную составляющую.

Практика показывает, что это требование в ряде случаев можно несколько смягчить, а иногда и полностью игнорировать. Последнее относится к антеннам в виде длинного провода, питание к которому подводится так, как показано на рис. 5.20. Эту антенну можно рассматривать как модернизированную антенну L-типа. Разница между ними заключается:

  • в произвольном выборе длины l «излучающей» части антенны;
  • в способе питания с помощью коаксиальной линии с волновым сопротивлением Z0 = 50 Ом или Z0 = 75 Ом с использованием симметрирующего четырехполюсника на сосредоточенных элементах L, С;
  • в использовании специальной системы заземления.

Рис. 5.20. Антенна в виде длинного провода

Антенна в виде длинного провода может работать на любой частоте диапазона КВ. При работе в некоторых диапазонах антенна является резонансной (ZA = RA); при работе в других диапазонах следует считаться с реактивной составляющей входного сопротивления антенны. Использование в качестве линии питания коаксиального кабеля требует применения трансформатора сопротивления и принятия мер для компенсации реактивного сопротивления антенны.

Диаграмма направленности данной антенны достаточно близка к аналогичной характеристике гармонической антенны, имеющей приблизительно ту же длину, но на некоторых частотах диаграмма бывает асимметричной (см. рис. 5.7). При работе антенны в нескольких диапазонах частот подключается специальный четырехполюсник на сосредоточенных элементах L, С.

Значения активной и реактивной составляющих входного сопротивления антенны можно получить, используя графики на рис. 2.85. Напомним, что эти графики приведены для проволочных антенн, размещенных в свободном пространстве. Влияние земли приводит к изменению значений Rвх и Хвх. Учет влияния земли на Rвх показан на рис. 2.86. Для коротких антенн (длиной около λ/4), а также для более длинных антенн Rвх сильно зависит от свойств почвы (в первую очередь, от ее проводимости). Поэтому для улучшения параметров антенны используются специальные системы заземления. Напомним, что для горизонтальных антенн влияние земли сказывается в меньшей степени, чем для вертикальных антенн (см. табл. 5.1).

Длина провода заземления должна соответствовать длине волны, на которой работает антенна. Система заземления должна иметь, по крайней мере, два провода, один из которых расположен под антенной, а второй с противоположной стороны от антенны. В качестве второго провода можно использовать внешний экран коаксиального кабеля питания, если, естественно, он проложен в земле или на самой ее поверхности. В качестве провода заземления можно использовать любой имеющийся в распоряжении провод, сечение которого выбирается из условия механической прочности. Провода заземления располагают или на земле или в земле (на глубине до 20 см). Можно в качестве проводов заземления использовать металлические трубы системы водоснабжения. При использовании заземления влияние земли на входное сопротивление антенны сказывается в существенно меньшей степени, и на практике в качестве ориентировочной оценки этого параметра можно принять сопротивление, равное 2000 Ом.

Согласование антенны с коаксиальным кабелем питания, имеющим волновое сопротивление Z0 = 50...75 Ом, можно обеспечить с помощью четырехполюсника, показанного на рис. 5.20. Согласование сопротивлений возможно лишь в том случае, когда RA ≥ Z0. Если же RA < Z0, то используют трансформатор сопротивлений с коэффициентом трансформации 4:1 (см. § 3.3). Наиболее часто используют трансформаторы сопротивлений с ферритовыми сердечниками.