Файл: Методические указания и задания к расчетнографическим работам для студентов и курсантов специальности.doc

θ, град.	135	150	165	180	195	210	225	240	255
F2(θ), отн.ед.	-0,456	-0,512	-0,304	0	0,304	0,512	0,456	0	-0,668

θ, град.	270	285	300	315	330	345	360
F2(θ), отн.ед.	-1	-0,668	0	0,456	0,512	0,304	0

По данным, приведенным в таблицах 2.7 – 2.9, построим диаграммы направленности вибратора для частот f₀, f₁ и f₂ (рис. 2.3).

Из рис. 2.3 видно, что на частоте излучения f₀=10 МГц, при отношении длины вибратора к д.лине волны , ширина диаграммы направленности по уровню 0,75 составляет 60⁰. На более низкой частоте f₁ = 0.5f₀ = 5 МГц при той же длине вибратора, но при отношении , диаграмма направленности становится шире. Если же увеличить частоту в 2 раза (f₂ = 2f₀ = 20 МГц), то ширина диаграммы направленности в главном направлении становится уже (по сравнению с f₀ = 10 МГц) и появляются боковые лепестки. Следовательно, ширина диаграммы направленности зависит от соотношения длины вибратора к длине волны.


Рис. 2.3. Диаграммы направленности вибратора на различных частотах
Результаты расчетов
Получено распределения тока и заряда вдоль вибратора длиной L = 20 м на частотах 5, 10 и 15 МГц, а также диаграммы направленности вибратора на этих же частотах. Распределения тока, и заряда и диаграммы направленности симметричного электрического вибратора в графическом виде приведены на рис. 2.2 и рис.2.3.

---

Таблица 2.10
Варианты задания

Вариант	Исходн.	1	2	3	4	5	6	7
L, м	20	180	120	70	50	60	30	22
f0, МГц	10	1	2	3	4	5	7	10

Вариант	8	9	10	11	12	13	14	15
L, м	18	13	10	7	8	5	4	3
f0, МГц	12	15	20	25	30	35	40	50

Вариант	16	17	18	19	20	21	22	23
L, м	6	7	8	9	11	12	15	20
f0, МГц	30	30	20	20	12	12	15	15

3. Расчет передающей антенны, предназначенной для работы в диапазоне средних волн
Задание
Рассчитать основные параметры антенны

---

, работающей в диапазоне средних волн. Выполнить конструктивный чертеж антенны, на котором указать ее основные характеристики. Начертить диаграммы направленности антенны в горизонтальной и вертикальной плоскостях.
Исходные данные:

• 
  длина вертикальной части антенны h = 15 м;
  
• 
  длина горизонтальной части l = 20 м;
  
• 
  радиус проводника а =0,5 см;
  
• 
  сила тока в точке соединения антенны с передатчиком I = 1 А;
  
• 
  частота излучения f = 500 кГц.
  

Рассчитать:

• 
  емкость антенны С_А;
  
• 
  емкостное сопротивление Х_А;
  
• 
  волновое сопротивление ρ;
  
• 
  действующую высоту антенны h_Д;
  
• 
  сопротивление излучения R_изл;
  
• 
  мощность излучения P_изл.
  
• 
  характеристику направленности антенны в горизонтальной плоскости F(φ);
  
• 
  характеристику направленности в вертикальной плоскости F(∆).
  

Решение
Выполним чертеж антенны (рис.3.1), на котором обозначено: П – передатчик, l – длина горизонтальной части, h – длина вертикальной части (высота) антенны.

Убедимся, что для заданной антенны, предназначенной для работы в диапазоне средних волн, её размеры малы по сравнению с длиной волны. Для этого вычислим длину волны:

м, (3.1)

где с – скорость света.
Р ис. 3.1. Антенна, предназначенная для работы в диапазоне средних волн
Поскольку длина волны много больше линейных размеров антенны, то такая антенна считается короткой (по сравнению с длиной волны).

Рассчитаем емкость антенны. Погонную емкость горизонтальной части, состоящей из одного проводника, определим по формуле:
= 6,38 пФ / м (3.2)

Погонная емкость вертикальной части, также состоящая из одного проводника:

---

= 7,44 пФ / м (3.3)

Емкость горизонтальной части антенны:

С_Г = С_Гпогl = 6,38 ^. 20 = 128 пФ (3.4)

Емкость вертикальной части антенны:

С_В = С_Впогh = 6,38 ^. 15 = 112 пФ (3.5)

Емкость антенны:

С_А = С_Г + С_В = 128+ 112 = 240 пФ. (3.6)

Емкостное сопротивление антенны:

1,33^.10³ Ом (3.7)
Волновое сопротивление горизонтальной части антенны:

523 Ом (3.8)
Волновое сопротивление вертикальной части антенны:

448 Ом. (3.9)

Рассчитаем действующую высоту антенны h_Д. Для короткой (по сравнению с длиной волны) антенны действующая высота определяется из соотношения:

h_{Д =} h / 2, (3.10)

где h – высота антенны.

В короткой Г- или Т-образной антенне излучает только ее вертикальная часть. Горизонтальная часть служит для более равномерного распределения тока по вертикальной части, что приводит к увеличению h_Д. Для короткой антенны с горизонтальной частью действующую высоту можно вычислить из соотношения:

= = 12 м. (3.11)

Когда длина горизонтальной части антенны l значительно превышает длину вертикальной части h, то действующая высота антенны (из 3.11) становится равной геометрической высоте, т. е. h_{Д ≈} h.

Т. к. антенна является короткой, то ее сопротивление излучения определим из выражения:

= 0,64 Ом (3.12)

Мощность излучения антенны:

P_изл = I²R = 1^{2 .} 0,64 = 0,64 Вт. (3.13)

Определим характеристики направленности антенны в горизонтальной и вертикальной плоскостях. В горизонтальной плоскости характеристика направленности не зависит от азимутального угла φ:

F(φ) = 1, (3.14)

а в вертикальной плоскости зависимость от угла ∆ определяется выражением:

---

F(∆) = cos ∆. (3.15)

Задаваясь значениями ∆, вычислим F и построим таблицу 3.1, а затем диаграмму направленности антенны (рис. 3.2 ).
Таблица 3.1
Характеристики направленности антенны в вертикальной плоскости

∆, град.	0	15	30	45	60	75	90	105	120
F, отн. ед.	1	0,966	0,866	0,707	0,5	0,259	0	-0,259	-0,5

∆, град.	135	150	165	180	195	210	225	240
F, отн. ед.	-0,707	-0,866	-0,966	-1	-0,259	-0,5	-0,707	-0,866

∆, град.	255	270	285	300	315	330	345	360
F, отн. ед.	-0,966	-1	-0,966	-0,866	-0,707	-0,5	-0,259	0

Рис. 3.2. Диаграммы направленности антенны в горизонтальной (а) и вертикальной (б) плоскости

---