АНТЕННЫ ДЛИННЫХ И СРЕДНИХ ВОЛН

Для длинных и средних волн земная поверхность имеет обычно хорошую проводимость. У поверхности же хорошего проводника электрическое поле может быть направлено только перпендикулярно его поверхности. Поэтому как передающие, так и приемные антенны для этих волн должны обладать развитой вертикальной частью.

Для того чтобы антенна была резонансной и имела достаточно большие сопротивление излучения и к.п.д., размеры ее должны приближаться по крайней мере к 0,25, т.е. на длинных волнах высота ее должна быть равна нескольким сотням метров. Практически удается построить антенны (мачты) высотой не более 200-300 м. Поэтому на волнах длиннее 1000 м, как правило, приходится работать с антеннами меньше резонансной длины. Вследствие этого входное сопротивление антенны имеет реактивную составляющую емкостного характера, для компенсации которой последовательно с антенной приходится включать катушки индуктивности (рис. 6-34, а). Эти катушки называют удлинительными. Сопротивление излучения, как это видно из графика, приведенного на рис. 6-5, у антенн с малой электрической длиной весьма мало. В то же время активное сопротивление удлинительных катушек довольно значительно. Поэтому сопротивление потерь в цепи антенны становится больше или того же порядка, что и сопротивление излучения, и в соответствии с формулой (6-7) к.п.д. антенны получается весьма низким.

На средних волнах при работе антенны в широком диапазоне частот может оказаться, что частота подводимых к ней колебаний ниже резонансной. В этом случае реактивная составляющая ее входного сопротивления имеет индуктивный характер, и для настройки антенны приходится применять конденсатор, который принято называть укорачивающим. В общем случае цепь настройки диапазонной антенны должна содержать как емкость, так и индуктивность. С точки зрения получения максимального к.п.д. антенны выгоднее, конечно, работать с укорачивающим конденсатором, но это не всегда возможно из-за трудностей, связанных с созданием антенн большой длины.

Применение элементов настройки не изменяет сопротивления излучения антенны, которое определяется только ее электрической длиной, и поэтому при работе с короткими антеннами сопротивление излучения всегда невелико. Вследствие этого для получения большой мощности излучения в таких антеннах приходится возбуждать большие токи. Малое сопротивление излучения приводит также к тому, что резонансная характеристика антенны становится очень острой; вследствие этого антенна будет критична в настройке. Кроме того, при низком сопротивлении излучения приходится особенно тщательно выполнять заземление нижнего конца антенны, ибо в противном случае резко снижается к.п.д. системы.

Для увеличения к.п.д. вместо удлинительной катушки индуктивности часто увеличивают длину антенны до резонансной и сгибают ее на высоте мачты под прямым углом, образовав оставшейся частью горизонтальный участок. Такая Г-образная антенна излучает лучше, чем прямая антенна с удлинительной катушкой, но она требует установки второй мачты
(рис. 6-34, б). Если высота подвеса Г-образной антенны невелика, то горизонтальная часть ее практически не излучает, так как она образует со своим зеркальным изображением двухпроводную линию. Зато распределение тока в излучающей вертикальной части существенно улучшается. В ней укладывается часть стоячей волны тока, близкая к пучности, и пучность поднимается ближе к верхнему концу излучающего провода.

Увеличить амплитуду тока на верхнем конце антенны можно также, установив дополнительную горизонтальную часть в виде двух горизонтальных лучей (Т-образная антенна на рис. 6-34, д) или в виде многих лучей (антенна со "звездочкой" на рис. 6-34, е). Во всех случаях горизонтальные элементы образуют с землей некоторую емкость. Благодаря этому амплитуда тока на конце вертикальной части антенны уже не равна нулю, и распределение тока вдоль нее становится более равномерным. Площадь тока, а следовательно, и действующая высота антенны увеличиваются.

Для увеличения сопротивления излучения радиовещательные антенны часто выполняются в виде нескольких вертикальных вибраторов, питаемых от одного генератора. Вибраторы располагаются на расстояниях много меньше длины волны и связываются верхними горизонтальными частями (рис. 6-35). Такую систему можно рассматривать как сложное соединение Т-образных н Г-образных антенн.