Результаты расчетов

Получено распределения тока и заряда вдоль вибратора длиной L = 20 м на частотах 5, 10 и 15 МГц, а также диаграммы направленности вибратора на этих же частотах. Распределения тока, и заряда и диаграммы направленности симметричного электрического вибратора в графическом виде приведены на рис. 2.2 и рис.2.3.

Таблица 2.10

Варианты задания

Вариант	Исходн.	1	2	3	4	5	6	7
L, м	20	180	120	70	50	60	30	22
f0, МГц	10	1	2	3	4	5	7	10

Вариант	8	9	10	11	12	13	14	15
L, м	18	13	10	7	8	5	4	3
f0, МГц	12	15	20	25	30	35	40	50

Вариант	16	17	18	19	20	21	22	23
L, м	6	7	8	9	11	12	15	20
f0, МГц	30	30	20	20	12	12	15	15

3. Расчет передающей антенны, предназначенной для работы в диапазоне средних волн

Задание

Рассчитать основные параметры антенны, работающей в диапазоне средних волн. Выполнить конструктивный чертеж антенны, на котором указать ее основные характеристики. Начертить диаграммы направленности антенны в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

Исходные данные:

• длина вертикальной части антенны h = 15 м;

• длина горизонтальной части l = 20 м;

• радиус проводника а =0,5 см;

• сила тока в точке соединения антенны с передатчиком I = 1 А;

• частота излучения f = 500 кГц.

Рассчитать:

• емкость антенны С_А;

• емкостное сопротивление Х_А;

• волновое сопротивление ρ;

• действующую высоту антенны h_Д;

• сопротивление излучения R_изл;

• мощность излучения P_изл.

• характеристику направленности антенны в горизонтальной плоскости F(φ);

• характеристику направленности в вертикальной плоскости F(∆).

Решение

Выполним чертеж антенны (рис.3.1), на котором обозначено: П – передатчик, l – длина горизонтальной части, h – длина вертикальной части (высота) антенны.

Убедимся, что для заданной антенны, предназначенной для работы в диапазоне средних волн, её размеры малы по сравнению с длиной волны. Для этого вычислим длину волны:

м, (3.1)

где с – скорость света.

Рис. 3.1. Антенна, предназначенная для работы в диапазоне средних волн

Поскольку длина волны много больше линейных размеров антенны, то такая антенна считается короткой (по сравнению с длиной волны).

Рассчитаем емкость антенны. Погонную емкость горизонтальной части, состоящей из одного проводника, определим по формуле:

= 6,38 пФ / м (3.2)

Погонная емкость вертикальной части, также состоящая из одного проводника:

= 7,44 пФ / м (3.3)

Емкость горизонтальной части антенны:

С_Г = С_Гпогl = 6,38 ^. 20 = 128 пФ (3.4)

Емкость вертикальной части антенны:

С_В = С_Впогh = 6,38 ^. 15 = 112 пФ (3.5)

Емкость антенны:

С_А = С_Г + С_В = 128+ 112 = 240 пФ. (3.6)

Емкостное сопротивление антенны:

1,33^.10³ Ом (3.7)

Волновое сопротивление горизонтальной части антенны:

523 Ом (3.8)

Волновое сопротивление вертикальной части антенны:

448 Ом. (3.9)

Рассчитаем действующую высоту антенны h_Д. Для короткой (по сравнению с длиной волны) антенны действующая высота определяется из соотношения:

h_{Д =} h / 2, (3.10)

где h – высота антенны.

В короткой Г- или Т-образной антенне излучает только ее вертикальная часть. Горизонтальная часть служит для более равномерного распределения тока по вертикальной части, что приводит к увеличению h_Д. Для короткой антенны с горизонтальной частью действующую высоту можно вычислить из соотношения:

= = 12 м. (3.11)

Когда длина горизонтальной части антенны l значительно превышает длину вертикальной части h, то действующая высота антенны (из 3.11) становится равной геометрической высоте, т. е. h_{Д ≈} h.

Т. к. антенна является короткой, то ее сопротивление излучения определим из выражения:

= 0,64 Ом(3.12)

Мощность излучения антенны:

P_изл = I²R = 1^{2 .} 0,64 = 0,64 Вт. (3.13)

Определим характеристики направленности антенны в горизонтальной и вертикальной плоскостях. В горизонтальной плоскости характеристика направленности не зависит от азимутального угла φ:

F(φ) = 1, (3.14)

а в вертикальной плоскости зависимость от угла ∆ определяется выражением:

F(∆) = cos ∆. (3.15)

Задаваясь значениями ∆, вычислим F и построим таблицу 3.1, а затем диаграмму направленности антенны (рис. 3.2 ).

Таблица 3.1