Несимметричный вертикальный вибратор. Многовибраторные антенны.

Несимметричным называется вибратор, у которого одно плечо по размерам или форме отличается от дру­гого. Несимметричным вертикальным заземленным виб­ратором называется вертикальный по отношению к земле проводник, к нижнему концу ко­торого присоединен один из зажимов генератора, а другой зажим генерато­ра присоединен к земле.

Роль второго плеча вибратора в данном случае иг­рает земля. Такие вибраторы применя­ются в качестве антенн длинных, сред­них и коротких волн, а также волн метрового диапазона. Несимметричные вибраторы часто устанавливают на движущихся объектах (автомобилях, самолетах, кораблях). Роль «земли» в этом случае выполняет металлический корпус объекта, к которому подключа­ется один из зажимов генератора. Несиммет­ричный вибратор, расположенный не­посредственно над поверхностью идеально проводящей земли (рисунок 3.1а), аналогичен сим­метричному вибратору в свободном пространстве (рисунок 3.1б), так как функции второго плеча у несимметрично­го вибратора выполняет зеркальное изображение.

Рисунок 3.1- Несим­мет ричный (а) и симмет ричный (б) вибраторы

Такое представление позволяет значительную часть решений и выводов, выполненных для симметричных вибраторов, распространить на симметричные антенны. Диаграмма направленности вертикального вибратора в вертикальной плоскости F() (плоскости Е) с учетом влияния зеркального изображения определяется также, как для симметричного вибратора, в которой уголзаме­няется углом.

где — угол между поверхностью земли и направлени­ем в точку наблюдения.

Диаграммы направленности вертикального несиммет­ричного вибратора, расположенного над землей, и рас­пределение тока по вибратору в зависимости от относи­тельной длины, приведены на рис. 3.2. Из приведен­ных диаграмм направленности видно, что несимметрич­ный вибратор имеет максимальное излучение вдоль по­верхности земли.

Для короткого вибратора диаграмма направленности вверхнем полупространстве над поверх­ностью земли совпадает с диаграммой направленности диполя Герца и может быть рассчитана по формуле

На рис. 3.2 кривая cosпоказана тонкой пунктир­ной линией. Такой вибратор имеет значительное излу­чение под большими углами к горизонту. По мере удлинения вибратора за счет сужения диаграммы на­правленности увеличивается интенсивность излучения вдоль земли. При длине вибратора, большей 0,5(рисунок 3.2. в, г), в диаграмме направленности появляет­ся боковой лепесток под большим углом к горизонту. Широкое применение на средних волнах получил вер­тикальный несимметричный вибратор длиной (высотой) . Этот вибратор соз­дает малое излучение (менее 15% по полю) под боль­шими углами к горизонту и интенсивно излучает вдоль земли (= 0). Диаграмма направленно­сти такой антенны показана на рис. 3.2в. При плохой проводимости почвы поверхность земли является пло­хим экраном и значительная часть энергии электромаг­нитной волны, распространяющейся вблизи поверхности земли, проникает в Землю. В результате напряженность поля вдоль земли с расстоянием быстро уменьшается и поле излученияоказывается больше, чем вдоль земли и диаграмма направленности принимает вид, показанный на рис. 2.14а жирной пунктирной линией. Чем хуже проводимость почвы и больше расстояние от антенны, тем значи­тельней ослабление по­ля вдоль поверхности земли, и максимум из­лучения наблюдается под большим углом к горизонту. Диаграммы направленности F ( ) для реальной проводи­мости почвы справед­ливы только для задан­ного расстояния. В го­ризонтальной плоско­сти вертикальный виб­ратор излучает равно­мерно по всем направ­лениям.

Действующая длина вертикальной несим­метричной антенны вдвое меньше, чем сим­метричного вибратора. Волновое сопротивление, сопротивление излучения и входное сопротивление несимметричной ан­тенны вдвое меньше аналогичных сопротивлении сим­метричного вибратора.