 |
Глава 8. Влияние земли и наружной проводящей поверхности ЛА на излучение антенны
|
|
|
|
Глава 8. ВЛИЯНИЕ ЗЕМЛИ И НАРУЖНОЙ ПРОВОДЯЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ЛА НА ИЗЛУЧЕНИЕ АНТЕННЫ
§ 8. 1. ИЗМЕНЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК АНТЕНН ОТ ВЛИЯНИЯ ПРОВОДЯЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ЗЕМЛИ ИЛИ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА.
МЕТОД ЗЕРКАЛЬНЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ
При расположении антенны вблизи поверхности земли или металлического экрана, имеющего в общем случае произвольную форму (обшивка ЛА или корабля), часть поля антенны попадает на эту поверхность (рис. 8. 1, а). В результате в земле и близко расположенных металлических телах возникают токи проводимости и смещения (вторичные токи). Эти токи создают вторичное поле, которое связано с первичным через граничные условия на поверхности земли или экрана. Влияние, оказываемое вторичным полем на характеристики антенны, ничем качественно не отличается от влияния связанной антенны, рассмотренного нами в предыдущей главе, и качественный характер этого влияния остается одинаковым как для земли, так и для металлического экрана.
Поскольку граничные условия для металлической поверхности записываются значительно проще, чем для полупроводящей поверхности земли, то рассмотрение начнем с идеально отражающего экрана и воспользуемся при этом методом зеркального изображения.
Согласно этому методу источник радиоизлучения, расположенный над бесконечно протяженной и идеально проводящей плоскостью, создает в освещенном полупространстве такое же поле, какое создали бы два источника излучения, помещенных в свободное пространство, один из которых представляет собой реальную антенну, а другой - ее зеркальное изображение в экране. Зеркальный источник располагается при этом на продолжении нормали к поверхности на расстоянии, равном высоте подвеса h реальной антенны (рис. 8. 1, б). Амплитуда тока в зеркальном источнике (антенне) при полном отражении равна амплитуде тока в реальной антенне.
|
|
|
Рис. 8. 1. К влиянию экрана на характеристики антенны: а-расположение симметричного вибратора над металлическим экраном; σ -ход лучей от антенны и ее зеркального изображения; 1-антенна; 2-прямой луч; 3-отраженный луч; 4-зеркальное изображение антенны
Что касается направления (т. е. фазы) тока в зеркальном изображении антенны, то оно может быть указано только с учетом граничных условий на поверхности экрана.
Зеркальные изображения симметричного вибратора при различных его ориентациях относительно экрана, а также направления силовых линий поля Ē антенны и ее зеркального изображения показаны на рис. 8. 2.
Рис. 8. 2. Зеркальные изображения симметричного вибратора: а-общий вид; б-определение направления тока в зеркальном изображении вибратора
Как видим, на поверхности экрана тангенциальная составляющая 
результирующего поля обращается в нуль, если в горизонтальном вибраторе и его изображении токи текут в противоположных направлениях (т. е. токи противофазны), а в вертикальном вибраторе и его изображении - в одном направлении (токи синфазны).
Направление тока в изображении произвольно ориентированного вибратора определяется как для суммарного тока 
, состоящего из горизонтальной и вертикальной составляющих.
Более сложные антенны при построении их зеркальных изображений могут быть разложены на более простые элементы, для которых правила зеркального изображения известны.
В отличие от идеального отражающего экрана, поверхность земли не дает полного отражения: часть энергии падающей волны проникает в толщу земли и там затухает, превращаясь в тепло. Поэтому строгий учет влияния реальных параметров почвы на излучение антенн оказывается весьма сложным. Однако его результаты показывают, что и в этом случае принцип зеркального изображения также может быть использован для расчета поля, но только в дальней зоне (диаграмма направленности). При этом зеркальное изображение излучателя, как и для металлического экрана, располагается под плоской поверхностью земли, а ток в нем. принимается равным току реальной антенны J1, умноженному на коэффициент отражения Ṙ от полупроводящей поверхности земли (коэффициент Френеля):
|
|
|
где 
( R - модуль коэффициента отражения; ф - его фаза).
В зависимости от ориентации вектора Ē у отражающей поверхности различают коэффициенты Френеля для горизонтально и вертикально поляризованных полей. Причем эти коэффициенты зависят от угла падения волны, электрических параметров почвы (проводимости δ, диэлектрической проницаемости ε ) и длины волны λ . (Соответствующие расчетные формулы приводятся в курсе теории электромагнитного поля. ).
Таким образом, применение метода зеркального изображения позволяет свести задачу об антенне над экраном (или землей) к рассмотренной ранее задаче о двух связанных антеннах с известным соотношением токов.
|
|
|
