И его применение для оценок линейных антенн

Нередко антенны располагаются вблизи достаточно хорошо проводящих поверхностей. Наличие этих поверхностей приводит к изменению напряжен­ности поля в точке приема по сравнению с напряженностью в той же точке при отсутствии проводящих поверхностей. Во многих случаях при расчете напря­женности поля реальные поверхности можно заменить идеально проводящими. Проволочные антенны, как правило, являются некоторой совокупностью симметричных или несимметричных вибраторов (диполей или штыревых антенн). Поэтому целесообразно для выяснения основных закономерностей рассмотреть влияние идеально проводящей поверхности на поле расположенного вблизи неевибратора. Это влияние оценивают с помощью метода зеркального отображе­ния. Суть метода заключается в замене проводящей поверхности, над которой расположен реальный вибратор (излучатель), фиктивным вибратором. Фиктив­ный вибратор представляет собой зеркальное отображение реального (рис. 3).

Совокупное взаимодействие пары излучателей реальный —фиктивный может быть принципиально различным и определяться поляризацией реального излуча­теля (вибратора). Идеально проводящая плоскость, над которой расположен вертикально поляризованный вибратор, заменяется синфазным фиктивным излу­чателем, а в случае горизонтально поляризованного вибратора — противофаз­ным. На рис. 3 это обстоятельство помечено знаками (+) — (+) и (+) — (—).

Обратимся к рис. 4, на котором изображена плоская идеально проводящая поверхность S, над которой на высотах h₁ и h₂ расположены электрические центры передающего (в точке А) и приемного (в точке Б) вибраторов. Согласно принципу зеркального отображения в точке А' находится фиктивный передаю­щий вибратор на высоте h₁ от поверхности S. Расстояние между точками А и Б равно r. Расстояние между точками А' и Б равно r₂ = r'₁ + r'₂. Разница в расстояниях D r = r₂ — r₁. Поле в точке Б формируется в результате суперпозиции прямой волны, идущей от точки А к точке Б и отраженной волны, идущей от точки А' (точка А' фиктивная) тоже к точке Б. На самом деле отраженная волна есть волна, идущая от точки А к некоторой точке на поверхности S и от нее к точке Б. Более точно надо говорить не о точке отражения на поверхности S, а о некоторой области, существенной для отражения. Эту область нетрудно построить, основываясь на понятии зон Френеля. Для трассы: мнимый источник— точка Б могут быть построены эллипсоиды (пространствен­ные зоны Френеля), один из которых соответствует уже знакомой области, су­щественной для распространения радиоволн. В сечении этого эллипсоида по­верхностью земли и образуется эллипс, соответствующий области. На рис. 4 она заштрихована. Ее размеры тем больше, чем ниже размещены антенны над землей.

Рельеф местности в пределах этой области влияет на амплитуду и фазу отраженной волны, а следовательно, и на результирующее поле в точке 5.

В реальных условиях h₁ и h₂ много меньше, чем r₁. Поэтому площадка, на которой происходит отражение, оказывается очень вытянутой вдоль трассы. При h₁ = 0и h₂ = 0 области, существенные для распространения прямой и отра­женной волн, совпадают, т. е., попросту говоря, отраженная волна перестает существовать.

Наличие прямой и отраженной волн видоизменяет диаграмму направлен­ности вибратора, расположенного над землей, в вертикальной плоскости. Так как фазы отраженных волн вертикальной и горизонтальной поляризаций отли­чаются одна от другой примерно на 180° (для идеальной поверхности точно на 180°), то при прочих равных условиях (при одной и той же длине волны, высоте подъема антенны, типе антенн и т. п.) там, где для горизонтально по­ляризованной волны образуется минимум поля, для вертикально поляризован­ной, наоборот, будет максимум.

Основной интерес представляют случаи больших расстояний от телецентра, когда прием телевизионных сигналов происходит под малыми углами (практи­чески нулевыми к плоскости горизонта, для которых разность хода Дл прямого и отраженного лучей близка к нулю). Для горизонтальной поляризации этому направлению соответствует интерференционный минимум, а для вертикальной — максимум.

Данное обстоятельство свидетельствует в пользу антенн вертикальной по­ляризации, делает менее критичной высоту их размещения' над землей при условии, что в направлении на телецентр нет затеняющих препятствий.

Общим для всех антенн, поднятых над землей на высоту нескольких длин волн, является многолепестковый характер их диаграмм направленности. Степень изрезанности диаграммы направленности зависит от высоты подвеса антен­ны, а характер кривой, огибающей максимум боковых лепестков, от диаграммы направленности той же антенны, при условии ее размещения в свободном про­странстве.