Заземленная антенна


На более низких частотах полуволновая антенна становится слишком большой. Подвешенная (изолированная от земли) антенна была бы сложной и дорогой. Это связано с тем, что на низких частотах используется поверхностная волна. Поэтому антенна должна быть вертикальной или излучать вертикально поляризованные волны.
На радиовещательных частотах порядка 1000 кгц длина полуволновой антенны должна быть около 150 м. Трудности конструирования вертикальной антенны такой длины и ее подвески над землей совершенно очевидны. К счастью, в этих условиях можно использовать другой тип антенны длиной 1/4λ, работающей с одним заземленным концом. В этом случае нижнюю половину антенны заменяет земля. Это показано на рис. 441. Нижней частью антенны является зеркальное отражение ее верхней части в земле. Это справедливо, если считать землю идеальным проводником. Распределение электрического поля антенны будет таким, как показано на рис. 441, б сплошными линиями. Характеристика поля над землей будет точно такая, как от одной половины полуволновой антенны, расположенной в свободном пространстве (т. е. находящейся на значительном удалении от земли). Поэтому поле заземленной антенны может находиться, как поле полной антенны в свободном пространстве, если заменить землю зеркальным отображением антенны.
Заземленная антенна

Это можно также объяснить, рассматривая токи в антенне. Напряженность электрического поля в некоторой точке пространства (не слишком близкой от антенны), созданного любой частью антенны, пропорционально току в ней. Полное электрическое поле в данной точке является суммой электрических полей от всех частей антенны. На рис. 442 показано определение относительной силы электрического поля в точке Р суммированием распределения токов в каждом малом отрезке антенны а. Однако, кроме прямой энергии, в точку Р поступает также энергия, отраженная от земли. Электрическое поле в точке Р будет точно таким, как если бы отраженная энергия получалась от другой антенны, являющейся зеркальным отображением реальной заземленной антенны.
Заземленная антенна

Антенны разных высот. Как и в случае полуволновой антенны, заземленная четвертьволновая антенна является резонансной. Ее эквивалентом служит настроенный резонансный контур. По существу это означает, что входное сопротивление антенны чисто активное. Это означает также, что токи антенны будут большими. Если антенну слегка удлинить или укоротить, токи быстро уменьшатся. Однако длинная или короткая антенна может быть настроена в резонанс при добавлении соответственно емкости или индуктивности. Такая настройка применяется очень часто. В частности, из экономических соображений часто желательно работать с более короткой антенной, длина которой составляет, скажем, 1/5-1/8λ. В этом случае необходимо нагружать антенну последовательной индуктивностью, с помощью которой и настраивать антенну.
Полуволновые и четвертьволновые антенны. Подвешенные антенны из двух симметричных половин (рис. 438, 439 и 440) часто называют полуволновыми вибраторами, дипольными антеннами, а иногда просто диполями. Заземленную антенну (рис. 441), питаемую вблизи заземленного конца и у которой зеркальное отображение заменяет вторую половину антенны, называется четвертьволновым вибратором. В дальнейшем все эти эквивалентные названия будут использоваться на равных правах.