Влияние земли на направленные свойства антенн
Под влиянием поля антенны, расположенной непосредственно над землей, возникают токи, которые, создают вторичное поле. Вторичное поле наводит в антенне дополнительные токи, которые изменяют первичное распределение токов и зарядов в антенне, в результате чего изменяются входное сопротивление и другие параметры антенны. Результирующее поле на большом удалении от антенны является суммой первичного и вторичного полей. В расчетах влияние земли учитывают методом зеркальных изображений. Сущность его состоит в том, что результирующее поле рассматривают как сумму прямой волны Е1 и отраженной от земли Е2. Волну, отраженную от земли, можно рассматривать как волну, созданную зеркальным изображением антенны.
Из построения следует, что токи в вертикальном вибраторе и в его зеркальном изображении совпадают по направлению, а в горизонтальном вибраторе и его зеркальном изображении — встречны.
1. К определению множителя земли:
а - вертикальный вибратор и его зеркальное изображение; б — горизонтальный вибратор и его зеркальное изображение; в — вертикальный вибратор; г — горизонтальный вибратор
ДН в вибратора, расположенного над идеально проводящей землей. В точке, находящейся на большом расстоянии от вибратора, луч, идущий непосредственно от вибратора, можно считать параллельным лучу, отраженному земли или зеркального изображения (рис. 1,в).
— множитель, учитывающий влияние идеально проводящей земли на ДН антенны с вертикальными вибраторами.
Поле Е1 определяется характеристикой направленности, следовательно, характеристика направленности любой антенны с вертикальными вибраторами, расположенной над землей,
где — множитель характеристики направленности антенны в свободном пространстве. При расчете нормированной ДН постоянный коэффициент 2 в множителе опускают.
Рис. 2. Множители земли при вертикальной поляризации волны без учета направленных свойств вибратора
При горизонтальной поляризации поля
.
Характеристика направленности любой антенны с горизонтальными вибраторами, расположенной над землей, определяется уравнением
где — множитель ДН в вертикальной плоскости антенны, расположенной в свободном пространстве; — множитель, учитывающий влияние земли при горизонтальных вибраторах.
Рис. 3. Диаграммы направленности горизонтального вибратора при разных высотах подвеса
Выводы. Антенна с горизонтальными вибраторами вдоль идеально проводящей земли не излучает. Максимум излучения направлен под некоторым углом к поверхности земли. Чем больше высота расположения антенны, тем меньше соответствующий направлению максимального излучения.