Радиотехника - Давыдов С.Л.
Скачать (прямая ссылка):
При разряде и перезаряде проводов антенны через различные точки провода по его длине протекает неодинаковое количество электричества. Как видно из рис. 4.2, через середину провода протекают все заряды, которое накопились на проводе, а через остальные точки провода — только та часть зарядов, которая находится между данной точкой и концом провода. Поэтому ток распределяется по длине провода неравномерно: величина его уменьшается по мере удаления от середины, достигая на концах провода нуля. Каждой точке провода соответствует вполне определенное максимальное значение тока; изменяясь во времени, ток в каждой точке никогда не превышает этого значе* ния. Такое распределение представляет собой как бы волну
54
тока, распределенную неподвижно вдоль провода (так называемая стоячая волна). Вдоль провода укладывается половина волны тока свободных колебаний. Поэтому можно считать, что длина волны собственных колебаний антенны равняется удвоенной длине провода /:
1 = 21.
В связи с этим антенны описанного типа называются полуволновыми.
+ 4-+ + + ++ ++ +------
н-I-н
в
Рис. 4.2. Свободные колебания в антенне:
а — заряд антенны от батареи; б — количество положительных и отрицательных зарядов, проходящих при разряде через различные точки провода; в — кривая распределения тока в антенне
Так как максимум тока находится в середине провода, то> для измерения тока в антенне индикаторную лампочку или амперметр следует включать в середину провода, а не на конец антенны, где ток всегда равен нулю.
Напряжение в антенне достигает наибольшей величины на концах провода. Объясняется это тем, что напряжение представляет собой сумму электродвижущих сил, возникающих в каждой точке провода при протекании по нему переменного тока; чем дальше точка провода находится от середины, тем большая э. д. с. возникает на участке провода от середины до рассматриваемой точки, те;м больше напряжение в данной точке. Так как конец провода — самая удаленная точка от середины, то напряжение на концах получается наибольшим. Поэтому при установке антенны следует обращать внимание на изоляцию концов антенны, применяя хорошие изоляторы, и следить за тем, чтобы антенна не касалась деревьев или других местных предметов.
55
Распределение напряжения вдоль антенны, как и распределение тока, не изменяется с течением времени, и поэтому напряжение, как и ток, образует стоячую волну.
Если один провод антенны заменить противовесом, корпусом радиостанции или заземлением, то при свободных колебаниях вдоль провода такой антенны будет укладываться не половина, а только четверть волны тока и напряжения (рис. 4.3). В связи с-этим для вычисления длины волны X собственных колебаний антенны длину провода нужно умножить на четыре, т. е.
Х = 4#,
а
где Н — высота антенны.
Такие антенны называются четвертьволновыми.
На практике во многих случаях четвертьволновые антенны имеют на конце разветвленную горизонтальную часть в виде металлической звездочки, метелки или просто ряда проводов. Благодаря этому емкость конца антенны относительно земли увеличивается. Ток на конце антенны уже становится не равным нулю (через конец антенны теперь протекают заряды, накапливающиеся на горизонтальной части). Распределение тока вдоль антенны получается более равномерным, а это увеличивает мощность излучаемых радиоволн. На практике считают, что применение горизонтальной части антенн коротковолновых радиостанций малой мощности повышает дальность связи приблизительно в полтора — два раза.
ВЫНУЖДЕННЫЕ КОЛЕБАНИЯ В АНТЕННЕ
Чтобы возбудить в антенне переменные токи и напряжения, необходимые для образования радиоволн, в неё включают источник переменного тока высокой частоты. Таким источником в передатчике служит ламповый генератор, соединенный с антен-
Рис. 4.3. Распределение тока и напряжения вдоль штыревой антенны (а) и распределение тока вдоль штыревой .антенны со «звездочкой» (б)
56
ной при помощи включенной в нее'катушки связи. Создаваемая генератором э. д. с. в катушке связи является источником тока для антенны.
Под действием э. д. с, -наведенной в катушке, в антенне возникает переменный ток, величина которого, как и в обычных контурах, зависит от точности настройки антенны на частоту колебаний генератора. "При равенстве частоты колебаний генератора частоте собственных колебаний антенны в последней возникает резонанс напряжений; ток в антенне и напряжение достигают наибольшей величины.
При работе антенны в качестве приемной в каждой точке провода под действием приходящих радиоволн индуктируется переменная э. д. с. Все эти э. д. с. создают в антенне переменные токи, величина которых, зависит от соотношения частоты собственных колебаний антенны и частоты приходящих радиоволн. Так как обычно на приемную антенну воздействуют радиоволны разных частот, то в антенне возникают переменные токи также разных частот. Даже если индуктируемые э. д. с. всех частот одинаковы, величины возникающих в антенне токов ТЗудут неодинаковы. Большей величины достигают токи, создаваемые радиоволнами, частота колебаний которых ближе к частоте собственных колебаний антенны. Самую же большую величину имеют токи, вызываемые радиоволнами, имеющими частоту колебаний, равную частоте собственных колебаний антенны, так как в этом случае з антенне возникает резонанс.
