Радиотехника - Давыдов С.Л.
Скачать (прямая ссылка):
Появление в пространстве области, в которой периодически происходит то увеличение, то уменьшение электрического и магнитного полей, естественно, сопровождается передачей части
59
энергии окружающему пространству, в котором и образуются радиоволны (движущееся электромагнитное поле).
Процесс излучения можно проиллюстрировать множеством примеров. Рассмотрим только один. Опустим камеру от обычного футбольного мяча в воду спокойного пруда. Затем начнем периодически то надувать камеру воздухом, то выпускать воздух наружу. Если мы будем делать это достаточно быстро, то увидим, что по поверхности воды побегут волны. Они будут существовать и тогда, когда мы перестанем раздувать камеру.
В данном примере надуваемую камеру можно грубо уподобить четвертьволновой сфере, существующей вокруг антенны. Созданные жена поверхности пруда волны, как и радиоволны, переносят часть энергии.
Из объяснения следует, что для излучения электромагнитной энергии необходимо создать наиболее сильное электромагнитное поле в сфере радиусом, равным четверти длины волны. Создать же такое поле можно лишь в том случае, если размеры антенны соизмеримы (близки по размерам) с этой сферой. Отсюда становится понятным, что для излучения энергии необходимо иметь не замкнутый колебательный контур, размеры полей которого малы по сравнению с длиной волны, а большую антенну.
ХАРАКТЕРИСТИКИ ИЗЛУЧЕНИЯ АНТЕННЫ
На рис. 4.5 приведена схема электрического и магнитного полей, образующихся вокруг антенны в четвертьволновой зоне. Электромагнитная энергия всегда излучается и распростра- > няется в направлении, у перпендикулярном" силовым линиям электрического и магнитного полей. Величина излученной энергии пропорциональна произведению силы электрического Е и магнитного Н полей. А так как амплитуда электрического поля вдоль провода антенны практически почти постоянна, а магнитного имеет наибольшее значение у середины провода, где ток наибольший, и равна нулю на концах антенны, где ток равен нулю, то максимальное излучение энергии получается в направлении, перпендикулярном проводу антенны, а минимальное — в направлении оси провода.
Величина энергии, излучаемой антенной в том или ином направлении, изображается стрелкой, проведенной из середины антенны. Длина стрелки берется пропорциональной мощности излучаемой энергии в данном направлении. На рис. 4.6 показано распределение излучения в пространстве при помощи таких стрелок. На рис. 4.6, а показано распределение излучения, в плоскости, проходящей через ось симметричного вибратора (вертикальная плоскость), а на рис. 4.6,6 — в плоскости, перпендикулярной его оси (горизонтальная плоскость). Если кон* цы стрелок соединить сплошной линией, то получится кривая, характеризующая излучение антенны в любом направлении.
60
Такие кривые называются характеристиками излучения антенны. У полуволнового вибратора в плоскости, проходящей через ось провода, такая характеристика представляет собой две
Наименьшее излучение
Излучение энергии
\
\ /
-———7 ~ "* Ун
4 4
Наибольшее і излучение I энергии
/
Рис. 4.5. Схема электрического ? и магнитного Я полей четвертьволновой зоны передающей полуволновой антенны
окружности, касательные к проводу в точке подключения генератора. В плоскости, перпендикулярной оси провода, характеристика излучения имеет вид окружности с центром в месте рас-
г.
Рис. 4.6. Характеристика, излучения полуволнового вибратора в вертикальной плоскости (а), горизонтальной (б) и в пространстве (в)
положения антенны, т. е. энергия излучается во все стороны от провода одинаково. Таким образом, характеристика излучения полуволнового вибратора в пространстве представляет собой объемную фигуру (рис. 4.6,0), получающуюся при вращении характеристики излучения антенны в вертикальной плоскости вокруг провода антенны.
61
ВЛИЯНИЕ ЗЕМЛИ НА ХАРАКТЕРИСТИКУ ИЗЛУЧЕНИЯ
Большое влияние «а характеристику излучения оказывает поверхность земли. Это объясняется тем, что электромагнитные поля, создаваемые вокруг передающей антенны, вызывают в земле переменные электрические токи, которые в свою очередь излучают электромагнитную энергию в обратном направлении (отражают ее). Таким образом, за счет близости земли вверх излучается еще вторая волна, опаздывающая относительно волны, излучаемой антенной. Обе волны складываются и в зависимости от величины времени ""отставания отраженной волны либо усиливают, либо ослабляют друг друга, и характеристика излучения изменяется (см., например, рис. 4.15). Это обстоятельство свидетельствует о необходимости точного соблюдения рекомендуемой для каждой антенны высоты подвеса. Близость земли изменяет характеристику излучения антенны и за счет образования дополнительных емкостей между проводами и землей, нарушающих обычное расположение силовых линий электрического поля.
ВЛИЯНИЕ ЗЕМЛИ НА ВЕЛИЧИНУ ИЗЛУЧАЕМОЙ МОЩНОСТИ
Близость передающей антенны к поверхности земли вызывает дополнительные потери энергии на нагрев почвы. Эти потери особенно велики, если емкость антенны относительно земли и
