1.3.5. Особенности распространения радиоволн укв диапазона
К ультракоротким волнам (УКВ) относится обширный диапазон волн длиной от 10 м до 1 мм. Волны этого диапазона, как правило, не отражаются от ионосферы, а пронизывают ее насквозь.
Рис. 1.21. Передача УКВ прямым лучом
Поэтому передача информации с помощью УКВ в пределах Земли осуществляется земной волной. При этом происходит сильное поглощение энергии, а явление дифракции в этом диапазоне выражено слабо.
Таким образом, максимальная дальность распространения земной волны в диапазоне УКВ при сравнительно небольшой мощности передатчика (десятки и сотни ватт) обычно ограничивается дальностью прямой видимости между антеннами радиопередающего и радиоприемного устройств и кривизной земной поверхности (рис. 1.21), однако при больших мощностях передатчиков (единицы и десятки киловатт) в силу ряда причин УКВ могут распространяться на расстояния, значительно превышающие дальность прямой видимости.
Максимальная дальность, при которой возможна передача прямым лучом в пределах прямой видимости, рассчитывается по формуле
где : d — расстояние прямой видимости, км;
h1, h2 — высоты расположения над земной поверхностью передающей и приемной антенн, м.
Рис. 1.22. Передача УКВ прямым и отраженным от земли лучами
При излучении волны антенной передатчика часть электромагнитной энергии неизбежно попадает на землю. Так как земная поверхность является проводящей, то падающая на земную поверхность волна наводит в ней токи, которые создают отраженную волну. Отраженная волна при некоторых условиях может быть принята приемной антенной вместе с прямой волной (рис. 1.22). Фазы этих волн в точке приема зависят от длины пройденных путей, свойств почвы и т. д. Если волны придут в точку приема в фазе, поле усилится, в противофазе оно будет ослаблено.
1.3.6. Антенны войсковых радиостанций
Передающая антенна преобразует энергию высокочастотных колебаний, поступающих от передатчика, в энергию электромагнитных волн, излучаемых в пространство.
Приемная антенна преобразует энергию электромагнитных волн, принятых из окружающего пространства, в энергию высокочастотных колебаний, поступающих на вход приемника.
Антенны обладают свойством обратимости, т. е. любая из них может работать как в режиме приема, так и в режиме передачи.
Зависимость амплитуды напряженности поля от направления в пространстве на одинаковом, достаточно большом расстоянии от антенны называется характеристикой направленности. Графическое изображение характеристики направленности называют диаграммой направленности. Построение диаграммы направленности возможно в полярной или прямоугольной системе координат. Примеры построения ДН показаны на рис. 1.23, а, б, в.
Рис, 1.23. Диаграмма направленности антенны
Симметричный вибратор представляет собой прямолинейный провод, разделенный по середине на два отрезка, называемых
Рис. 1.24. Распределение тока и образование ЭМП излучения вибратора
плечами l между которыми включается генератор. Распределение тока вдоль вибратора и образование ЭМП излучения показано на рис. 1.24, а,б,в.
ДН симметричного вибратора приведена на рис. 1.25.
Вертикальный несимметричный вибратор (штырь) представляет собой вертикальный по отношению к земле или металлической поверхности провод, подключенный нижним концом к одной клемме генератора. Другая клемма генератора соединена с землей или металлической поверхностью объекта (автомобиля, бронетранспортера и т.д.).
ДН штыря представлена на рис. 1.26.
Рис. 1.25. Диаграмма направленности симметричного вибратора различной
длины
Рис. 1.26. Диаграмма направленности несимметричного вибратора различной длины
С увеличением высоты штыря или высоты расположения симметричного вибратора над идеально проводящей землей ДН сужается, а напряженность поля вдоль земли увеличивается.
В плоскости, перпендикулярной оси двух антенн, антенны излучают во все стороны равномерно, поэтому ДН имеют вид окружности,
Рис. 1.27. Наклонная V-образная антенна
Наклонная V-образная антенна (рис. 1.27), разворачиваемая на одной мачте, наиболее широко используется в качестве направленной антенны подвижных КВ радиостанций.
Рис. 1.28. Наклонный симметричный вибратор
Полотно антенны состоит из двух лучей (проводов), которые от вершины мачты расходятся под углом 2φ0 друг к другу и снижаются к Поверхности земли.
Для работы в широком диапазоне частот и получения однонаправленного излучения каждый луч в конце нагружается на согласованное сопротивление.
Симметричный вибратор с наклонными плечами (наклонный симметричный вибратор) отличается от горизонтального симметричного вибратора тем, что его плечи разворачиваются в одной плоскости под некоторым углом а к поверхности земли (рис. 1.28).
ДН в вертикальной плоскости симметричного вибратора и наклонного симметричного вибратора отличаются незначительно, но потери энергии в земле в два — четыре раза больше при использовании наклонного симметричного вибратора.