Антенны для связи поверхностными, пространственными радиоволнами и радиорелейных станций

Антенны для связи поверхностными радиоволнами.

Возможность осуществления радиосвязи между двумя корреспондентами зависит не только от свойств антенн, мощности передатчика и чувствительности приемника, но и от свойств среды, в которой распространяются радиоволны.

Если пункты передачи и приема расположены на поверхности земли, то земля будет существенно вилять на напряженность поля в точке приема. В зависимости от длины волны и свойств применяемых антенн роль земной поверхности и других факторов может быть различной.

При относительно небольших расстояниях и высотах расположения антенн, можно пренебречь влиянием ионосферы и тропосферы и принимать во внимание лишь волны, распространяющиеся вдоль земной поверхности, то есть поверхностные или земные волны.

Важным положительным качеством радиосвязи поверхностными радиоволнами является устойчивость напряженности поля в месте приема. Если при распространении пространственных радиоволн могут иметь место медленные и быстрые изменения поля (замирания), то поле земной волны практически остается неизменным независимо от времени суток, года, метеорологических и космических явлений.

Недостатком радиосвязи поверхностной волной является ограниченная дальность связи, так за счет поглощения радиоволн полупроводящей земной поверхностью, а также за счет экранирующего действия ее кривизны, напряженность поля убывает с расстоянием значительно быстрее, чем в свободном пространстве.

Дальность радиосвязи земной волной существенно зависит от параметров почвы, длины волны, уровня помех в месте приема и сравнительно слабо зависит от мощности передатчика и усиления антенны.

Ориентировочная дальность связи земной волной в зависимости от длины волны:

Основные требования к антеннам, работающим земной волной - получение максимума излучения вдоль земной поверхности. А излучение, отличное от линии горизонта, является нежелательным.

Кроме того, антенна должна создавать вертикальную поляризацию, т.к. поле, с горизонтальной поляризацией быстрее затухает вдоль земли.

Несимметричный вибратор

Несимметричной антенной называют вертикальный провод,, между нижним концам которого и землей включен источник электродвижущей силы, второй зажим источника присоединяется к заземлению или противовесу.

Такая антенна широко применяется во всех диапазонах волн, простейшей несимметричной антенной является штыревая антенна.

Эффективность излучения, приема АШ зависит от длины проводника, а точнее от соотношения между длиной антенны (ha) и рабочей длинной волны ( λ).

На высоких частотах величина тока в нелинейном проводнике непостоянна по его длине. Ток на конце АШ=0, а в точке подключения к радиостанции имеет значение, которое зависит от соотношения h/λ.

Характер распределения тока при ha=const зависит от частоты, когда ha <=λ/2 на некоторых участках антенны появляются противофазные токи, создающие взаимокомпенсирующие поля. Антенна в этом случае работает неэффективно. Случаи распределения, когда ha = λ/4 или hа =λ/2 называются резонансными.

Для определения диапазона применения антенны необходимо исходить из того, что она должна работать на резонансной волне.

В целях маскировки целесообразно иметь минимальную высоту антенны. Это осуществимо в случае, если hа = λ/4 . То есть наиболее эффективно антенна работает при условии λмах< hа < λmin

Диаграмма направленности несимметричного вибратора:

Антенны, предназначенные для работы поверхностной волной, должны конструироваться как несимметричные системы в которых второй зажим генератора заземляется, то есть подключается к заземлению или противовесу. Роль противовеса выполняет обычно проводник (с большой емкостью). В подвижных радиостанциях противовесом служит корпус подвижного объекта. При расположении антенны вблизи земли противовес должен экранировать антенну от земли, для уменьшения потерь в земле, не перехватывая основную часть силовых линий антенны.

По конструкции заземления можно разделить на следующие типы:

• Сосредоточенные (одиночные) заземления

• Многократные заземления

• Металлизированная земля

Выбор того или иного типа определяется свойствами почвы, мощностью передатчика и длинной рабочей волны.

Сосредоточенное заземление представляет собой проводник той или иной формы, закопанный на некоторую глубину, с выводом па поверхность земли для присоединения ко второму зажиму генератора, такое заземление выполняется в виде закопанного металлического листа, звездочки из расходящихся проводов или забитой в землю трубы. Для предохранения от коррозии данное устройство покрывается антикоррозийным материалом.

Для уменьшения переходного сопротивления используют многократное заземление, состоящее из нескольких сосредоточенных заземлителей, соединенных параллельно.

В антеннах мощных станций чаще применяют так называемую металлизованную землю. Это - система проводов, закопанных в землю на глубину 20-40 см. Металлизованная земля выполняется в виде системы радиально расходящихся проводов, системы параллельных проводов или в виде сетки из перекрещивающихся проводов.

На подвижных станциях чаще применяют не заземления а противовесы.

Проволочный противовес представляет собой систему проводов, подвешенных над антенной на небольшой высоте над землей, соединенных друг с другом и подключенных к зажиму генератора.

В стационарных условиях противовес обычно заканчивается под антенной в земле и называется заземлением. Его назначение - уменьшить электрическое сопротивление области вблизи основания антенны, куда стекаются токи проводимости в земле и замыкаются токи смещения антенны.

В ряде случаев по условиям распространения радиоволн возникает необходимость работы на более низких частотах. Для сохранения дальности связи при этом целесообразнее использовать антенны большой длинны, так называемые телескопические антенны.

Недостатком этих антенн является невозможность работы в движении (АШ-10).