Вертикальные антенны (часть 1)


Одна из самых простых антенных систем направленного действия состоит из двух вертикальных антенн, разнесенных на расстояние λ/2 и синфазно питаемых одинаковыми токами. Выражение «синфазно» означает, что токи в обеих антеннах одновременно достигают максимумов и всегда текут в одном и том же направлении. На рис. 451, а показана характеристика излучения такой системы в горизонтальной плоскости. Линия нулевого излучения на ней параллельна линии системы (линии между антеннами). Вид такой характеристики нетрудно объяснить с помощью рис. 451, б. На направлении ОА расстояния от антенн одинаковы. Волны от обеих антенн прибывают в точку А одновременно. Так как токи в антеннах синфазны, то и волны в точке А также совпадают по фазе. Сложение осуществляется векторами с соответствующими фазовыми углами между ними. В рассматриваемом случае фазовый угол между волнами, прибывающими в точку А, равен нулю (совпадение по фазе) и результирующая сила поля будет в два раза больше поля одной антенны (рис. 451, в).
Вертикальные антенны (часть 1)

Излучения в направлении ОВ создают другие условия. Антенна № 2 находится дальше от точки приема на λ/2, чем антенна № 1. Соответственно для волны от антенны № 2 требуется большее время, чтобы достичь точки В, чем для волны от антенны № 1. Максимум волны от антенны № 2 прибывает к антенне № 1 ровно через полпериода, когда ток от антенны № 1 создает максимальное противоположное поле. За точкой расположения антенны № 1 по направлению к точке В обе волны будут распространяться вместе. Волны отличаются по фазе на 180° и компенсируют одна другую. Результат их векторного сложения, как показано на рис. 451, г, а следовательно, и суммарное поле, равно нулю.
Для волн, распространяющихся в некотором другом направлении, например к точке Р с углом Θ относительно линии антенн, разность в расстояниях от антенн до точки Р будет несколько меньше λ/2. Эта разность расстояний на рис. 451, б обозначена отрезком D. Из геометрических построений видно, что длина этого отрезка равна λ/(2∙cosΘ), где λ — длина волны. В этом случае фаза тока в антенне № 1 за время прохождения волной от антенны № 2 расстояния D изменится на угол В, который составляет меньше 180°. Угол В определяется по формуле
Вертикальные антенны (часть 1)

Волны, распространяющиеся затем к точке Р, будут отличаться по фазе на В°. Их сложение в точке Р будет таким, как показано на рис. 451, д.
Таким же образом может быть подсчитано излучение в любом направлении, под любым углом Ѳ. Если это проделать для всех углов, то можно получить характеристику направленности, представленную на рис. 451, а. Максимальное излучение будет вдоль направления ОА, нулевое — вдоль ОВ.
В качестве примера подсчитаем излучение в направлении под углом Θ=60°. Расстояние D для этого угла составит:
D=λ/2cos60°=λ/4.

Угол В будет:
В=360×D/λ=90º

При В=90° сумма двух векторов имеет длину, которая в √2 раз больше длины oдного вектора. Поэтому излучение в направлении Θ=60° равно √2/2 от максимального излучения вдоль ОА.