5.3. Апериодические антенны

Рассматриваемые до сих пор антенны относились к группе гармонических. Из-за наличия в гармонических антеннах стоячей волны распределение тока и напряжения вдоль провода имеет характер, очень близкий к синусоидальному. Входное сопротивление гармонических антенн в большой степени зависит от схемы антенны, ее расположения в пространстве, а также от частоты. Еще одним недостатком гармонических антенн является то, что на конце линии обычно имеется значительное напряжение, и это приводит к росту потерь и увеличивает вероятность пробоя изоляции.

Апериодическая антенна свободна от этих недостатков. Принцип действия апериодической антенны поясняется с помощью рис. 5.47. В антенне гармонической, показанной на рис. 5.47а, падающая волна распространяется вдоль провода, достигает его разомкнутого конца (ZK = ∞) и возвращается в виде отраженной волны. Таким образом, ‘в антенне появляется стоячая волна с синусоидальным распределением напряжения вдоль антенны (рис. 5.47б).

Рис. 5.47. Распространение волны в антенне, нагруженной на сопротивление

В апериодической антенне волна после достижения нагрузки с сопротивлением, равным волновому сопротивлению антенны (RН = Z0), не отражается, полностью поглощается сопротивлением нагрузки (рис. 5.47в). Таким образом, в антенне существует бегущая волна, параметры которой в первом приближении не зависят от длины антенны (рис. 5.47г). В действительности из-за излучения энергии (Rизл) и потерь в проводе (Rп) амплитуда бегущей волны при ее распространении вдоль провода уменьшается (рис. 5.47д).

Сопротивление нагрузки поглощает достаточно большую часть энергии, подведенной ко входу антенны (около 30—50%), что, естественно, является отрицательным фактором. Однако крайне уместно вспомнить, что эта энергия в других антеннах излучается в нежелательных направлениях.

Достаточно серьезной проблемой при конструировании антенны бегущей волны (как иначе называют апериодические антенны) является создание поглощающего сопротивления. Во-первых, это сопротивление должно быть чисто активным. Во-вторых, это сопротивление в ряде случаев должно поглощать мощность достаточно высокого уровня. Напомним, что в этом сопротивлении может выделяться от 30 до 50% мощности, подведенной к входу антенны. Например, при использовании стоваттного передатчика сопротивление должно быть рассчитано на мощность 30 Вт, а при использовании передатчика с мощностью P = 750 Вт — на мощность 250 Вт.

Обычно поглощающее сопротивление выполняется в виде графито-угольного стержня соответствующего диаметра, который при работе на высоких уровнях мощности снабжают радиаторами.

Можно вместо поглощающего сопротивления использовать симметричную линию с сопротивлением Z0, выполненную из проводов с большим удельным сопротивлением. Если такая линия замкнута на конце, то ее длину выбирают такой, чтобы ток замыкания примерно в 3—5 раз был слабее тока па входе дополнительной линии. Часто на конце дополнительной линии ставят поглощающую нагрузку с RK = Z0, которая рассчитывается уже на меньший уровень мощности.