您需要多少配重？方案、说明

需要多少个配重？无线电电子电气工程百科全书

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垂直天线需要较小的安装面积，在短波运营商中非常受欢迎。然而，它们的有效性在很大程度上取决于人造“地面”——配重。 “越多越好”的一般建议并不总是可以接受的。应当指出的是，对于配重而言，存在两种根本不同的情况。当可以将天线升高到足够高并且配重从“地面”（建筑物的屋顶等）移开时，就会发生其中一种情况。这是 VHF 频段的典型情况。这里配重的数量本质上并不重要：从一个到三个或四个。在第一种情况（具有一个垂直配重）中，获得简单的垂直偶极子。在第二种情况下，配重与发射器成一定角度安装，将它们均匀地放置在圆周上，以确保圆形辐射图。但这两种选择的共同之处在于，“地面”对配重操作的影响微不足道。

如果配重必须放置在非常靠近“地面”的位置，那就另当别论了。这是 HF 频段上的常见情况，此时配重与“地面”的距离远小于波长。数量不足将导致导电不良的“地面”（土壤、建筑物屋顶等）产生显着损耗，从而导致天线效率显着下降。

W2FMI 对这种情况下所需的配重数量进行了分析（Jerry Sevick。Short Ground-Radial System for Short Verticals。- QST，1978 年，18 月，第 XNUMX 页）。分析结果得出两个结论。首先，对于给定数量的配重，其长度是有限制的，超过该长度将不再导致配重效率的提高。

其次，对于给定长度的配重，其数量是有限制的，超过该限制也无助于提高效率。这些结论中出现的“极限”概念相当模糊——效率随着配重的数量及其长度而平稳变化。

根据 W2FMI 工作制定的上述规定，G3SEK 提出了（John White. In Practice. - RadCom. 1999，二月，第 45 页）一个简单实用的标准，用于确定配重的长度和数量，该标准结合了 W2FMI 的两个输出以一种比例。根据他的估计，配重的长度和数量应使得配重两端之间的距离（见图）为kl，并且k的值可以在0,02...0,05的范围内。如果k大于0,05，损失将会很大。将 k 降低到 0,02 实际上可以提高天线效率。然而，k 的进一步减小不再产生明显的效果。

您需要多少配重？

许多天线的描述包括长度为 l/4 的“谐振”配重，位于屋顶上方的一小高度处。根据G3SEK标准，可以认为，这种配重的数量至少为30个才有效。以上所有关系对于相同长度的配重都有效。

本材料中讨论的关系定义了“配重数量 - 配重长度”组合的合理边界。显然，只要满足这些关系，对于给定天线，两个系统中最好的系统仍然是具有较长配重的系统。

这份出版物（《无线电》，1999年，第6期）引起了杂志读者的兴趣，因为GP天线一直受到短波运营商的欢迎。我们提供了有关 W2FMI (Jerry Sevick. Short Ground-Radial System for Short Verticals. - QST, 1978, April, p. 30-33) 在研究配重数量及其长度对天线效率。

我们谈论的是靠近地面安装的高频天线（几乎没有桅杆）。在这些实验中，根据 W2FMI 测量，天线下方的土壤为“平均”，即电导率为 15...30 mS/m（较高值指雨后土壤，较低值指雨后土壤）至干燥的土壤）。对于雨后的天线“不好”，较小的天线 - 对于干燥的天线）。电导率低于 5 mS/m（岩石、沙子）的土壤被认为对天线来说“不好”，“非常好”的土壤大约为 100。不幸的是，现代建筑的钢筋混凝土屋顶对天线来说是“不好”的。可能被归类为“坏土”。

图 1 显示了谐振频率下天线输入阻抗与 W2FMI 获得的配重数量的关系。它包括抗辐射（有用部分）和抗损耗。 W2FMI 使用的发射器直径和理想（无损）接地的输入阻抗计算值为 35 欧姆。

您需要多少配重？

从图中可以看出。如图1所示，只有当配重数量超过50时，才能达到接近此值的输入阻抗。换句话说，配重数量较少时，发射机功率的很大一部分不是由天线辐射的，而是从字面上辐射出来的。进入“地”。对于具有三到四个配重的最常见 GP 版本，输入阻抗约为 70 欧姆，相应地，天线效率约为 50%。

从图所示的数据来看由图1可知，配重的长度对天线效率影响不大。

W2FMI 详细探讨了这个问题。测量结果如图所示。图 2 显示了天线效率对三种长度选项（l/4、l/8 和 l/16）的配重数量的依赖性。对这些曲线的分析使我们能够得出几个结论。

您需要多少配重？

首先，一般来说，配重越长，效果越好。

其次，在配重数量较少的情况下，其长度对效率的影响很小，因此在这种情况下，制造长配重所花费的精力和金钱可能不会产生明显的效果。

第三，在某些条件下，短配重（小于l/4）可以提供与长配重相同的天线效率。

让我们更详细地解释后者。从图. 从图2可以看出，四个长度为l/4的配重、五到六个长度为l/8的配重和七个长度为l/16的配重提供了相同的效率。此外，二十个 l/16 长的配重提供与八个 l/4 长的配重相同的效率。使用短配重（特别是在低频范围内）所提供的设计优势是显而易见的。

作者：杰里·塞维克

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