13. Распространение укв. Учет влияния земной поверхности и ее сферичности. Формула Введенского. Типовые тв антенны(Богачков)

Поверхность земли можно считать либо гладкой, либо сферой (при дальних расстояниях). Высоты антенн h₁ h₂ и r_пр << а ; а - радиус земли

радиус радиогоризонта

без учета дифракции

r < 0.8 r_пр прямая видимость

r < 1.22 r_пр теневая, дифракция

0.8 r_пр < r < 1.22 r_пр зона полутени

Интерференционная формула для плоской земли

h₁ - высота передающей антенны; h₂ – высота приемной антенны.

А – пункт передачи, В – пункт приема, r – расстояние между пунктами., параметры земли

Академиком Введенским было показано, что электрическое поле радиоволны в месте расположения приемной антенны можно рассматривать как результат интерференции прямого (свободно распространяющегося в воздухе луча АВ) и луча, отраженного от земли и пришедшего в приемную антенну. Лучи, выходящие из одного источника являются когерентными, поэтому в пункте приема они интерферируют.

В УКВ-диапазоне используется поднятая антенна – антенна, в высоту которой укладывается несколько длин волн и фидерный тракт не излучает.

-отражательная или интерференционная формула когда Q0 - разность хода

h₁ , h₂<< r

h₁ >> h₂ любое

h₁ + h₂ >> 

h₂ >> h₁ любое

При не выполнении этого условия существенная площадка для отражения имеет большую протяженность, и волна в этих пределах может считаться плоской и все выше рассмотренное не применимо.

Если выполняется условие

- квадратичная формула Введенского. Чем больше расстояние, тем меньше r

W_max1+|R|

W_min1+|R|

Типовые ТВ антенны.

К типовым ТВ антеннам относятся директорные, турникетные, логопериодические и т.п. антенны.

Турникетная антенна - система из двух перпендикулярных вибраторов с совмещенны­ми центрами (рис. 10.8). В зависимости от соотношения токов на входах вибраторов могут быть реализованы различные режимы работы антенны.

а — конструкция; 6 — амплитудная ДН, в — фазовая ДН

Режим всенаправленного излучения. При питании вибраторов токами равных амплитуд с фазовым сдвигом л/2 пространственная амплитудная ДН имеет вид, показанный на рис. 10.8, б. Нули излучения отсутствуют, максимумы получаются в перпендикулярных обоим вибраторам направлениях, т. е. вдоль положительной и отрицательной полуосей z. В плоскости расположения вибраторов поляризация излучения линейная, в остальных направлениях — эллиптическая. В направлении оси z поляризация излучения чисто круговая. Направления вращения вектора поляризации в двух полупространствах, разделенных плоскостью хОу, противоположны. Таким образом, в поле излучения содержатся все возможные со­стояния вектора поляризации. Режим всенаправленного излучения используют при создании телевизионных передающих антенн с горизонтальной поляризацией, располагаемых на высоких мачтах. В качестве элементов таких ан­тенн наряду с обычными цилиндрическими удобно использовать плоскостные шунтовые вибраторы.. Оптимальные размеры плоского виб­ратора: а = 0,26 _ср; L=0,16 _ср. В этом случае в полосе частот ±7,5% входное сопротивление почти постоянно и равно 140 Ом.

Логопериодическая антенна

Логопериодическая антенна, один из видов частотно-независимой антенны с периодической повторяемостью отношений характерных размеров её соседних элементов, подчиняющейся логарифмическому закону, причём соотношение между длиной волны излучаемых электромагнитных колебаний и характерными размерами возбуждённой части антенны остаётся практически неизменным в широком диапазоне частот. Для создания практически выполнимых антенн частотно-независимые структуры должны обладать свойством «концевой отсечки тока». Это свойство предполагает, что на каждой данной волне ток протекает в пределах ограниченного участка частотно-независимой структуры, размер которого определяется длиной волны. За пределами этого участка структуры (называемого активной областью антенны) ток быстро затухает (отсекается). Частотно-независимой антенной, таким образом, является такая антенна конечных размеров, которая в определённом диапазоне вол обладает всеми свойствами бесконечных антенн. Максимальная волна её рабочего диапазона определяется максимальными размерами антенны, а минимальная волна – точностью выполнения структуры вблизи точек питания антенны. ЛПА сравнительно просты по конструкции, широкодиапазонны (перекрытие по частоте до 10:1 и более). Существует много разновидностей ЛПА, однако любая из них может быть представлена в виде системы вибраторов. Схема плоской вибраторной ЛПА представлена на рисунке 1 . Антенна состоит из двухпроводной распределительной линии длиной L, в которую включены вибраторы различной длины. Длина плеча наибольшего вибратора , длина плеча наименьшего вибратора (с номером N) .

рисунок 1

Н ижние и верхние плечи соседних вибраторов присоединяются к различным проводникам двухпроводной линии, что обеспечивает однонаправленное излучение с максимумом в направлении коротких вибраторов. Фидер подключается к клеммам А-Б антенны.

Характеристики антенны зависят от знаменателя геометрической прогрессии т, характеризующего скорость убывания длин вибраторов и расстояний между ними, и угла ф при вершине треугольника, в который вписаны вибраторы. Чем ближе т к единице и чем меньше ф, тем больше коэффициент усиления антенны, однако при этом возрастают ее габариты и масса. На практике принимают обычно т =0,8—0,9 и ф=30—40°, что позволяет получить достаточно высокий коэффициент усиления при относительно небольших габаритах и массе.

Директорная антенна.

Увеличивая число директоров, можно несколько повысить КНД, но число их нецелесообразно брать больше 5-7.

Директор представляет собой вибратор, расположенный впереди антенны на расстоянии в четверть длины волны. ДН системы антенна-директор будет иметь максимум в направлении директора и минимум в противоположном. Директорная антенна состоит в простейшем случае из трех элементов: активного вибратора(часто шлейф-вибратор Пистолькорса), подключенного к источнику питания, и двух пассивных вибраторов.