Directivitatea antenelor. Influenţa solului

Solul intervine în modificarea impedanţei antenei în funcţie de înălţimea acesteia. Suprafaţa solului provoacă reflexia undelor (fig. 82). Unda directă D1, radiată de antenă sub un anumit unghi vertical, este insoţită de o serie de unde reflectate R1, R1 provenind din reflexia pe sol a undelor radiate de antenă către acesta.

Remarcăm că unda reflectată R1 parcurge o distanţă mai mare decît unda directă D1, diferenţa în plus fiind reprezentată de distanţa A’M (M fiind punctul de contact al perpendicularei coborîte din punctul A pe segmentul A’R1).

Unda directă D2 este însoţită de asemenea de o undă reflectată R2, pentru care întîrzierea este reprezentată prin segmentul A’N.

Dacă raportăm această „diferenţă de distanţă-întîrziere” Ia lungimea de undă, vedem că pentru o întîrziere de λ/2 unda reflectată va fi în opoziţie de fază cu unda directă, producînd anularea sau reducerea ei substanţială, în timp ce pentru o întîrziere de λ cele două unde vor fi în fază, se vor cumula şi, teoretic, radiaţia se va dubla în intensitate pentru unghiul vertical de radiaţie corespunzător.

Această rezultantă între unda directă şi cea reflectată poate lua toate valorile cuprinse între zero şi dublu pentru diferite unghiuri verticale de radiaţie.

Ţinînd seama de faptul că distanţa parcursă de unda reflectată depinde de înălţimea antenei deasupra solului, este logic a exprima această înălţime în funcţie de lungimea de undă (λ).

În fig. 83 sînt arătate — pentru o antenă orizontală — variţiile în plan vertical ale intensităţii radiaţiei (cuprinse între 0 şi 2) pentru diferite înălţimi ale antenei deasupra solului, iar în fig, 84 aceleaşi variaţii pentru o antenă în jumătate lungime de undă (λ/2) verticală.

Unghiul de radiaţie în plan vertical este deosebit de important în randamentul unei antene, deoarece este preferabil să concentrăm radiaţia antenei sub un unghi redus deasupra orizontului. Astfel, dacă obţinem o radiaţie între punctele A şi B prin intermediul unei singure refracţii în ionosferă (fig. 85), evităm pierderile ce s-ar produce inevitabil cînd avem mai multe refracţii succesive (indicate prin linie punctată).

Unghiul de radiaţie cel mai avantajos este în jurul a 45° faţă de orizont pentru frecvenţele în jurul a 7 MHz. Către frecvenţa de 14 MHz unghiul maxim va fi de 30°, dar de preferinţă nu va depăşi 20°. Pentru frecvenţele în jurul lui 21 şi 28 MHz acest unghi este preferabil să fie de circa 10°.

Cînd antena este verticală, ea prezintă radiaţie omnidirectională, respectiv egală în toate direcţiile planului orizontal.

Din contră, în acelaşi plan o antenă orizontală prezintă diferite combinaţii ale undei directe şi undei reflectate în funcţie de direcţie.

Astfel, combinaţiile undei directe cu cea reflectată, arătate în fig. 82, nu sînt valabile decît în direcţia axului antenei sau perpendicular pe acesta. Diagramele de radiaţie ale unei antene orizontale în acelaşi plan sînt prezentate în fig. 86.

După modul de vibraţie al antenei în λ/2 sau λ/4, fiecare diagramă indică intensitatea relativă a cîmpului electromagnetic în diferite direcţii. Axul antenei este indicat printr-o linie groasă terminată la capete prin săgeţi.

Diagramele sînt trasate pentru o radiaţie verticală de 15° deasupra orizontului.

Dacă antena trebuie să favorizeze anumite direcţii, la emisie ca şi la recepţie vom orienta antena astfel încît să obţinem aceasta.

Pentru distanţe mari, direcţiile precise la suprafaţa globului pot fi date numai pe o hartă specială cu proiecţie azimutală.

De exemplu, o antenă de aproximativ 20 m lungime, orientată cu axul pe direcţia Nord-Sud, favorizează emisia şi recepţia în direcţia Americii Centrale şi Indiei pe banda de 7 MHz (respectiv 0,5 λ), şi a Americii de Nord, Americii de Sud, Somaliei, Chinei şi părţii orientale a Australiei pe banda de 14 MHz (respectiv λ).