ГОРИЗОНТАЛЬНЫЙ СИММЕТРИЧНЫЙ ПОДЗЕМНЫЙ ИЛИ НИЗКОРАСПОЛОЖЕННЫЙ ВИБРАТОР Советский патент 1947 года по МПК H01Q9/00 

Подземные антенны устраиваются обычно в виде симметричного горизонтального вибратора, уложенного в туннеле или в трубе изолированно от стенок или подвешенного на небольшом расстоянии от земли. Обычно такие подземные антенны используются при работе на одной фиксированной волне, причем полная длина вибратора принимается равной половине длины волны в проводе, которая, как правило, значительно меньше длины волны в воздухе из-за уменьшения фазовой скорости распространения волн вдоль таких антенн.

Такие вибраторы оказываются настроенными в резонанс и их входное сопротивление составляет, как показывают расчеты, а также непосредственные измерения, около 40-60 ом. Длина настроенного вибратора, а также параметры почвы мало влияют на величину его входного сопротивления. При работе же в диапазоне волн входное сопротивление такой антенны резко меняется, что значительно осложняет ее питание.

Этот недостаток не имеет места в предлагаемом подземном вибраторе, в котором с целью обеспечения неизменности входного сопротивления в широком диапазоне волн плечи имеют длину, большую длины рабочей волны.

Устройство предлагаемого вибратора и его характеристики направленности в вертикальной и горизонтальной плоскостях показаны на фиг. 1, 2 и 3.

На фиг. 1 обозначено: глубина заложения вибратора в трубе h; диаметр трубы R₀; диаметр вибратора r₀; длина вибратора .

Как известно, при применении провода, расположенного в полости с произвольными параметрами заключенной в ней среды, реакция среды вызывает значительное затухание волн вдоль провода. Поэтому при полной длине вибратора, составляющей не менее двух-трех длин волны, распространяющейся в воздухе, вдоль вибратора устанавливается уже бегущая волна, благодаря которой антенна становится апериодичной и ее входное сопротивление равно волновому сопротивлению вибратора.

Анализ формул, определяющих основные параметры антенны, приводит к следующим выводам.

1. Форма характеристики направленности в горизонтальной плоскости представляет собой восьмерку с нулями, расположенными в направлении, перпендикулярном вибратору (фиг. 3, где φ - угол между вектором напряженности поля и осью вибратора в горизонтальной плоскости).

В вертикальной плоскости характеристика имеет вид неполной окружности с отсеченным нижним сегментом (фиг. 2, где θ - тот же угол, но в вертикальной плоскости).

Эта форма диаграмм сохраняется неизменной во всем диапазоне волн, начиная от самых длинных и кончая более короткими волнами, в пределах которого антенна является апериодичной.

2. Напряженность поля земной волны вблизи антенны составляет примерно 50% от максимальной напряженности, имеющей место в вертикальном направлении.

3. При изменении длины антенны максимальная напряженность поля при заданной мощности имеет место, если вдоль каждой половины антенны укладывается нечетное число, четвертей «эквивалентных» волн.

Длина «эквивалентной» волны λ_э определяется формулой:

где λ₁ - длина волны в воздухе, а λ₂ - длина волны в проводе.

4. Ввиду значительного затухания подземные антенны, полная длина которых не меньше двух-трех длин волн в воздухе, могут рассматриваться как антенны бегущей волны. Такие антенны апериодичны; их интенсивность излучения определяется исключительно комплексной диэлектрической постоянной почвы и их поперечными размерами и не зависит от длины.

5. Интенсивность излучения подземных антенн растет с увеличением поперечных размеров воздушной полости, в которой они расположены.

6. Изменения проводимости почвы, а также длины волны существенно влияют на интенсивность излучения антенны и очень незначительно влияют на величину входного сопротивления. При прочих равных условиях напряженность поля подземных антенн обратно пропорциональна корню квадратному из произведения длины волны на проводимость почвы.

7. По сравнению с идеальным вертикальным диполем при средней проводимости почвы (σ=4,5·10⁷ CGSE) подземные антенны дают уменьшение напряженности поля примерно от трех до 30 раз в диапазоне 30-3000 м.

Эти цифры относятся к антеннам, длина которых удовлетворяет условию, изложенному в п. 3, а также и для апериодичных антенн.

Горизонтальный симметричный подземный или низкорасположенный вибратор, отличающийся тем, что с целью обеспечения неизменности входного сопротивления в широком диапазоне волн плечи его имеют длину, большую длины рабочей волны.