ГЛАВА XI

КОРОТКОВОЛНОВЫЕ НАПРАВЛЕННЫЕ АНТЕННЫ

§ 1.Х!. Общие понятия о принципе работы многовибраторных коротковолновых антенн

В гл. IX подробно выяснено, что для работы на коротких волнах пространственной волной необходимо применять направленные антенны как передающие, так и приёмные, обладающие вполне определёнными характеристиками направленности, в особенности в вертикальной плоскости.

На первых этапах использования коротких волн для дальних связей пространственной волной при.меняли вертикальные заземлённые антенны, работающие на одной из своих гармоник. Такие антенны создают направленное излучение в вертикальной плоскости с максимумом под некоторым углом к горизонту, но в горизонтальной плоскости излучение получается ненаправленным. Так как для связи между двумя точками желательно иметь однонаправленное излучение, то от применения вертикальных заземлённых антенн на коротких волнах отказались. Были найдены другие, более совершенные, типы коротковолновых направленных антенн.

Одним из рациональных способов получения направленного пучка лучей является применение системы вибраторов, располагаемых в определённом порядке и возбуждаемых с определённым соотношением амплитуд и фаз токов в них. Расположение вибраторов выбирается таким, чтобы поля, создаваемые отдельными вибраторйми в главном направлении, усиливали друг друга, т. е. чтобы амплитуда суммарной напряжённости поля равнялась алгебраической сумме амплитуд напряжённости полей, создаваемых отдельными вибраторами. Степень концентрации излучаемой энергии в нужном (главном) направлении регулируется числом вибраторов, их расположением и фазировкой питания. Вибраторы, из которых составляется сложная антенна, очень часто выбираются длиной

В настоящее время для работы пространственной волной применяются главным образом такие антенны, вибраторы (или про-

м n

1

вода) которых ориентированы относительно земли горизонтально. Это обусловлено тем, что они всегда дают максимальное излучение под углом к поверхиости земли. Пр этом выбором высоты подвеса можно легко получить требуемый угол возвышения главного луча над землёй при более простой конструкции антенны. Кроме того, используемые в этом случае для приё.ма горизонтальные вибраторы, меньше реагируют на атмосферные помехи, электрическое поле которых в большинстве случаев вертикально относптельно земли.

Остановимся на общих понятиях и определениях, относящихся к сложным коротковолновым антеннам.

Простейшим типом сложной направленной антенны является система, состоящая из двух вибраторов А и К, расположенных в двух параллельных плоскостях ММ и NN, находящихся на расстоянии d, как показано в плане на рис. la.XI. Если амплитуды токов в этих вибраторах одинаковы и требуется получить наибольшее излучение в направлении р, перпендикулярном плоскостям ММ и NN, то фазы токов должны быть таки.ми, чтобы волны, создаваемые вибраторами в удалённой точке наблюдения, были в фазе. В этом случае напряжённость поля в любой удалённой точке р, если пренебречь взаимным влиянием вибраторов, будет равна удвоенной напряжённости ноля, создаваемой одним вибратором. Действительно, обозначая вектор напряжённости электрического поля, создаваемого в удалённой точке р вибратором

К. через и вибратором А через £ , суммарный вектор напряжённости электрического поля Е в удалённой точке получим равным

£ = £д + £.

Пусть поле, создаваемое вибратором К в некоторой удалённой точке, расположенной по направлению р, опережает по фазе поле, создаваемое вибратором А, на некоторый угол за счёт опережения по фазе питания вибратора К относительно вибра-

Рис. 1.XI. К рассмотрению простейших направленных антенн из двух вибраторов- а) вибраторы питаются со сдвигом фаз, б) вибраторы питаются в противофазе, в) вибраторы питаются синфазно

тора А на ташй же угол. Кроме того, между полями, создаваемыми вибраторами К и А, будет сдвиг по фазе на угол = - ad за сч ёт разности хода лучей d. Поэтому можно наинсать, что £д.=£ еТогда последнее выражение для Е перепишется в виде

(1.XI)

£=£jl-fe**+>].

Чтобы Е=2 Ej, выражение, стоящее в прямых скобках,

долл<но быть равно 2. Это будет при е* * == 1, т. е. при <V + <Р = О или 6 = - tf>. Другими словами, получающийся за счёт

разности хода лучей угол сдвига фаз о должен быть скомпенсирован численно равным ему углом сдвига фаз -Jj.

В случае расположения центров вибраторов на линии главного излучения р при расстоянии

.между вибраторами =

Рис. 2.x I. Кривые распределения ампли туд напряжённости электрического поля волн, излучаемых в двух взаимно-противо-

(рис. 16.XI) угол ср = = - ad = - тс. Поэтому t*r угол 4* должен быть равен тс, г. е. вибраторы надо питать с противоположными фазами или, как принято говорить, в противо-фазе.

В случае расположения вибраторов в одной плоскости (рис. le.XI) rf = 0 и, следовательно, ср = 0. Поэтому угол V также должен быть равен

си.ш, иллучасмыд D двух илаимни-иришви- П1Л т < кнЛпятп:ПМ ня-

попожных направ1ениях р и р двумя виб- У-ю, т. е. в]гора1оры на

раторами, питаемыми в противофазе, а питать С одинаковой

также поля результирующей волны. Кри- фазой или, как принято

вые даны для моментов времени через говорить, синфазно.

четверть периода: Очевидно, что и в на-

- для волн, излучаемых вибратором А, правлении р. противопо-

..... . для волн, излучаемых вибратором С,

-для результирующей волны ЛОЖНОМ направлению р,

£ = 2£л.

Справедливость результатов, полученных при рассмотрении приведённых двух частных случаев, можно подтвердить графическим способом. Действительно, пусть имеются два полуволновых вибратора, питаемых в противофазе, и нас интересует излу-