Электрический расчет несимметричных проволочных антенн (стр. 4 из 5)
Зависимость переменной индуктивности от частоты представлена на рисунке 10:
рис. 10 График зависимости переменной индуктивности от частоты
С увеличением частоты Lуменьшается, следовательно, чтобы не подбирать катушку индуктивности на каждой частоте, её следует сделать переменной.
2.5.6 Расчет характеристики направленности антенны в вертикальной плоскости и построение диаграммы направленности антенны:
На ДВ и СВ земля по своим свойствам является хорошим проводником и её действие на ДН можно учесть влияние зеркального изображения с тем же направлением тока равной величины. Следовательно, замена земли зеркальным изображением вибратора сводится к переходу от симметричного вертикального вибратора длиной lэ к симметричному длиной 2lэ. Поэтому ДН такого вибратора в вертикальной плоскости выражается формулой:
 |
В соответствии с данными значениями построим диаграмму направленности Г-образной антенны, на боковых и средней частотах (410; 468; 512 кГц). На рисунке 11 представлена диаграмма направленности для f=410 кГц:
 |
рис. 11 Диаграмма направленности Г-образной антенны
На рисунке 12 представлена диаграмма направленности для f=468 кГц:
| |
рис. 12 Диаграмма направленности Г-образной антенны
На рисунке 13 представлена диаграмма направленности для f=512 кГц:
| |
рис. 13 Диаграмма направленности Г-образной антенны
Анализ данной диаграммы направленности показывает, что имеются два направления максимально излучения 0 и 180 градусов в меридиональной плоскости и одно направление минимального излучения в 90 градусов, по всем другим направлениям происходит уменьшение амплитуды до нуля.
Можно проследить, что при уменьшении длины волны диаграмма направленности сужается, но незначительно, так как все длины волн соизмеримы с длиной вибратора.
2.5.7. Расчёт распределения тока и напряжения вдоль антенны:
Все расчёты распределения тока и напряжения вдоль антенны производим на одной частоте равной 500 кГц.
2.5.7.1. Определяем действующее и амплитудное значение тока в основании антенны:
 |
 |
 |
 |
 |
| |
где:
Р0 - мощность передатчика (400 Вт);
 |
 |
- КПД антенны;
 |
 |
- КПД согласующего устройства;
 |
 |
- добротность антенны;
 |
- добротность согласующего устройства;
 |
| |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 (Ом) |
 |
 |
- КПД фидера;
- КПД согласующего устройства
- входное сопротивление антенны;
2.5.7.2. Определяем амплитудное значение напряжение на изолированном конце Г-образной антенны:
 |
 |
 |
2.5.7.3. Распределение тока вдоль вертикальной части антенны определятся выражением:
 |
zv - меняется от 0 до 4 м - конца вертикальной части антенны;
 |
Ipv - ток в пучности, равен:
| |
 |
Таким образом расчёт распределение тока вдоль вертикальной части антенны представим в табличном виде, таблица 11:
| zv (м) | 0 | 0,5 | 1 | 1,5 | 2 | 2,5 | 3 | 3,5 | 4 |
| lv (А) | 3,3376 | 3,0351 | 2,7325 | 2,4298 | 2,1270 | 1,8242 | 1,5213 | 1,2184 | 0,9155 |
таблица 11
На основе данных построим график, график изображен на рисунке 14:
рис. 14 График распределения тока вдоль вертикальной части антенны
2.5.7.4. Распределение напряжения вдоль вертикальной части антенны:
Распределение напряжения вдоль вертикальной части антенны задаётся косинусоидальным законом с пучностью на изолированном конце горизонтальной части антенны:
 |
Результаты расчётов представлены в таблице 12:
| zv (м) | 0 | 0,5 | 1 | 1,5 | 2 | 2,5 | 3 | 3,5 | 4 |
| Uv (В) | 15663,74 | 15668,29 | 15672,4 | 15676,09 | 15679,34 | 15682,16 | 15684,55 | 15686,5 | 15688,03 |
таблица 12
Зависимость распределения напряжения показана на рисунке 15:
рис. 15 График распределения напряжения вдоль вертикальной части антенны
Напряжение в антенне сильно зависит от тока и ёмкости антенны, при больших мощностях, ток в антенне сильно возрастает, особенно на длинных волнах, когда сопротивление антенны мало, тогда сильно возрастает напряжение в антенне, что недопустимо с точки зрения электрической прочности. Максимально допустимое напряжение ограничивается возможностью изоляции, а также возникновением явления коны (ионизации воздуха, возникающая при перенапряжениях в антенне).
Для уменьшения напряжения в антенне на фиксированной частоте, следует увеличивать статическую ёмкость, путём увеличения числа проводов в горизонтальной и вертикальной частях.
2.5.7.5. Распределение тока вдоль горизонтальной части:
Определяется выражением:
 |
zg - меняется от 0 до 7 метров - конца горизонтальной части антенны;