ИЗЧИСЛЕНИЕ НА ВЕРТИКАЛНА ЧЕТВЪРТЪЧНА ВЪЛНОВА АНТЕНА
Един от основните начини за намаляване на смущенията при телевизионното приемане от аматьорски предаватели е използването на предавателни антени с вертикална поляризация. Най-често срещаната сред късовълновите дължини е вертикална антена с четвърт вълна ("Земна равнина"). Тази антена се състои от вертикален прът, който обикновено е малко по-малък от една четвърт от работната дължина на вълната, излъчвана от предавателя, и противотежест. Състои се от няколко хоризонтално разположени четвърт-вълнови лъчи, свързани към обвивката на коаксиален кабел, през които се подава високочестотна енергия от предавателя.
Устойчивостта на лъчение на такава антена с четвърт вълна е 28-32 ома (в зависимост от външния диаметър на металните тръби, от които е изградена). Следователно, свързването на антената към 50- или 75-омов коаксиален кабел ще доведе до стоящи вълни и загуба на енергия. За да се съчетае вертикалния щифт с кабела, е необходимо да се използват допълнителни елементи - индуктори, кондензатори или дължини на кабела с определени параметри.
По-долу е опростен метод за изчисляване на земна антена с хоризонтална противотежест и съответстващ кабелен пробег. Антените, построени съгласно това изчисление, работят добре на една аматьорска лента (например 14 MHz) и в същото време излъчват напълно задоволително на две съседни ленти (21 и 7 MHz).
Изчислението ще бъде дадено, като се използва цифров пример за обхвата 14 MHz. Свързването на щифта с захранващия го кабел и съответстващия сегмент на кабела и обозначенията на техните размери са показани на фиг. един.
Фиг. 1
За изчислението е необходимо да се знае диаметърът на металните тръби или проводници, от които ще бъдат направени щифта на антената и гредите за противотежест. Да кажем, че ще използваме тръби с външен диаметър 30 mm, за да направим антена,
и ние ще направим противотежестта от тел с диаметър 2 мм. Определете коефициента M, който характеризира съотношението на дължината на полувълновия дипол, отдалечен от земята, към диаметъра на антената. Прилагаме формулата:
Тук: f е средната честота на диапазона,
D е диаметърът на тръбите. С f = 14,2 MHz и D = 30 mm получаваме:
Чрез коефициента M определяме, използвайки графиката (фиг. 2), радиационното съпротивление на антена с четвърт вълна Rrad (за резонансната честота): Rrad = 30,8 ома.
Фиг. 2
Сега е необходимо да се изчисли истинското радиационно съпротивление Ry на съкратената антена, която ще изградим; поради влиянието на земята и противотежестта тя се различава от Rrad и е равна на:
Тук Z е характерният импеданс на коаксиалния кабел, от който е направено подаващото устройство. В нашия пример, нека го приемем равен на 75 ома. Тогава:
За да изчислите дължината на вертикалния щифт L, трябва да използвате графиката на фиг. 3 за определяне на още два спомагателни коефициента: Kc, който характеризира изменението на съпротивлението на антената с промяна в нейната дължина, и Kz, като се вземе предвид влиянието на противотежестта и земната повърхност. Получаваме: Kc = 535, Kz = 0.97.
Фиг. 3
Графиката за определяне на коефициента K може да се използва само когато дължината на антената се промени с не повече от 10%. Ако антената е по-дълга от резонансната, тогава нейният импеданс е индуктивен, ако е по-къс, е капацитивен.