Мачтовый излучатель (или излучающая башня ) — радиомачта или башня , в которой сама металлическая конструкция находится под напряжением и выполняет функцию антенны . Эта конструкция, впервые широко использованная в 1930-х годах, обычно используется для передающих антенн, работающих на низких частотах , в диапазонах НЧ и СЧ , в частности тех, которые используются для радиовещательных станций AM. Проводящая стальная мачта электрически соединена с передатчиком . Его основание обычно монтируется на непроводящей опоре, чтобы изолировать его от земли. Мачтовый излучатель представляет собой разновидность монопольной антенны .
Большинство мачтовых радиаторов имеют конструкцию мачт с оттяжками . [1] [2] Стальные решетчатые мачты треугольного сечения являются наиболее распространенным типом. Иногда также используются квадратные решетчатые мачты и трубчатые мачты. Чтобы гарантировать, что опора является непрерывным проводником, структурные секции опоры электрически соединены в местах соединений короткими медными перемычками, которые припаиваются с каждой стороны или свариваются «плавлением» (дуговой сваркой) поперек ответных фланцев.
Мачты с базовым питанием, наиболее распространенный тип, должны быть изолированы от земли. В своем основании мачта обычно крепится на толстом керамическом изоляторе , который обладает прочностью на сжатие, позволяющей выдерживать вес башни, и диэлектрической прочностью , позволяющей выдерживать высокое напряжение, подаваемое передатчиком. Радиочастотная мощность для управления антенной подается через сеть согласования импеданса , обычно расположенную в хижине для настройки антенны рядом с основанием мачты, а кабель, подающий ток, просто прикручивается болтами или припаивается к вышке. Фактический передатчик обычно расположен в отдельном здании, которое подает радиочастотное питание в настроечную хижину по линии передачи .
Чтобы удерживать мачту в вертикальном положении, к мачте прикреплены натянутые растяжки , обычно по три штуки под углом 120°, которые крепятся к земле обычно с помощью бетонных анкеров . Несколько наборов растяжек (от 2 до 5) на разных уровнях используются для придания башне устойчивости к короблению. В оттяжки вставлены изоляторы напряжения , обычно вверху рядом с точкой крепления к мачте, чтобы изолировать проводящий кабель от мачты и предотвратить попадание высокого напряжения на опоре на землю.
Несмотря на то, что они изолированы от мачты, проводящие оттяжки могут действовать электрически как резонансные антенны ( паразитные элементы ), поглощая и переизлучая радиоволны от мачты, нарушая диаграмму направленности антенны. Чтобы предотвратить это, в растяжки через определенные промежутки вставляются дополнительные изоляторы напряжения, чтобы разделить линию на нерезонансные участки: Обычно сегменты должны быть ограничены максимум одной восьмой-одной десятой длины волны ( ). [3]
Мачтовые радиаторы также могут быть построены в виде отдельно стоящих решетчатых башен , широких внизу для устойчивости и сужающихся к тонкой мачте. [4] Преимуществом этой конструкции является отсутствие растяжек и, следовательно, уменьшение необходимой площади земельного участка. Эти опоры могут иметь треугольное или квадратное поперечное сечение, при этом каждая опора опирается на изолятор. Недостатком является то, что широкое основание башни искажает вертикальную картину тока на башне, снижая сопротивление излучения и, следовательно, излучаемую мощность, поэтому предпочтительны мачты с оттяжками. [ нужна цитата ]
Национальное министерство радиосвязи страны обычно имеет регулирующие полномочия по проектированию и эксплуатации радиомачт в дополнение к местным строительным нормам , которые охватывают структурное проектирование. В США это Федеральная комиссия по связи (FCC). Планы мачты должны быть одобрены регулирующими органами до начала строительства.
Одиночный мачтовый излучатель представляет собой всенаправленную антенну , излучающую одинаковую мощность радиоволн во всех горизонтальных направлениях. [4] Излучатели мачты излучают радиоволны с вертикальной поляризацией , причем большая часть мощности излучается при малых углах места. В среднечастотном (СЧ) и низкочастотном (НЧ) диапазонах AM- радиостанции покрывают зону прослушивания с помощью земных волн — радиоволн с вертикальной поляризацией, которые распространяются близко к поверхности земли, следуя контуру местности. [4] Мачтовые излучатели являются хорошими антеннами для земных волн и являются основным типом передающих антенн, используемых радиостанциями AM, а также другими радиослужбами в диапазонах СЧ и НЧ. Они также могут излучать достаточную мощность при больших углах места для радиопередачи небесной волны (пропуска).
Большинство радиостанций используют одиночные мачты. Несколько мачт, питаемых радиотоком на разных фазах , можно использовать для создания направленных антенн , которые излучают большую мощность в определенных направлениях, чем другие.
Передатчик , генерирующий радиочастотный ток, часто располагается в здании на небольшом расстоянии от мачты, поэтому его чувствительная электроника и обслуживающий персонал не будут подвергаться воздействию сильных радиоволн у основания мачты. В качестве альтернативы он иногда располагается у основания мачты, при этом передающая комната окружена медным экраном Фарадея для защиты от радиоволн. Ток от передатчика доставляется на мачту через фидерную линию — специализированный кабель ( линию передачи ) для передачи радиочастотного тока. На частотах НЧ и СЧ обычно используется коаксиальный кабель с пенопластовой изоляцией. Линия подачи подключена к блоку настройки антенны ( сети согласования импеданса ) у основания мачты для согласования линии передачи с мачтой. [5] Он может быть расположен в водонепроницаемом ящике или небольшом сарае, называемом хижиной для настройки антенны (спиральным домиком), рядом с мачтой. Схема настройки антенны согласовывает характеристическое сопротивление питающей линии с импедансом антенны (представлено на графике ниже) и включает в себя реактивное сопротивление , обычно нагрузочную катушку , для настройки реактивного сопротивления антенны, чтобы сделать ее резонансной на рабочая частота. Без антенного тюнера несоответствие импеданса между антенной и фидерной линией могло бы вызвать состояние, называемое стоячими волнами (высокий КСВ ), при котором часть радиомощности отражается обратно по фидерной линии к передатчику, что приводит к неэффективности и, возможно, перегреву передатчика. От антенного тюнера к мачте прикручивается или припаивается короткий фидер.
Существует несколько способов питания мачтового радиатора: [6]
Правительственные постановления обычно требуют, чтобы мощность, подаваемая на антенну, контролировалась на основании антенны, поэтому станция настройки антенны также включает в себя схему выборки тока антенны, которая отправляет свои измерения обратно в диспетчерскую передатчика. [7] В хижине также обычно находится источник питания для сигнальных огней самолета.
Идеальная высота мачтового излучателя зависит от частоты передачи , географического распределения слушающей аудитории и местности. Несекционированный мачтовый излучатель представляет собой монопольную антенну , и ее вертикальная диаграмма направленности , то есть количество мощности, которую он излучает под разными углами места, определяется его высотой по сравнению с длиной волны радиоволн, равной скорости света, разделенной на частоту. . Высота мачты обычно указывается в долях длины волны или в « электрических градусах » .
где каждый градус равен метрах. Распределение тока на мачте определяет диаграмму направленности . Радиочастотный ток течет вверх по мачте и отражается от вершины, а прямой и отраженный ток интерферируют , создавая на мачте примерно синусоидальную стоячую волну с узлом (точкой нулевого тока) вверху и максимумом на четверть длины волны вниз. [6] [8]
где – ток на высоте электрических градусов над землей, – максимальный ток. На высотах чуть меньше четверти длины волны ... (G = 90°, 180°, 270°...) мачта является резонансной ; на этих высотах антенна оказывает чистое сопротивление фидерной линии , что упрощает согласование импеданса фидерной линии и антенны. При других длинах антенна имеет емкостное реактивное сопротивление или индуктивное реактивное сопротивление . Однако мачты такой длины можно эффективно питать, компенсируя реактивное сопротивление антенны сопряженным реактивным сопротивлением в согласующей сети в спиральном доме. Из-за конечной толщины мачты, сопротивления и других факторов фактический антенный ток на мачте значительно отличается от предполагаемой выше идеальной синусоидальной волны, и, как показано на графике, резонансные длины типичной мачты ближе к 80 °. 140° и 240°.
Земные волны распространяются горизонтально от антенны чуть выше земли, поэтому целью большинства конструкций мачт является излучение максимального количества энергии в горизонтальных направлениях. [9] Идеальная несимметричная антенна излучает максимальную мощность в горизонтальных направлениях на высоте 225 электрических градусов, около5/8или 0,625 длины волны (это приближение справедливо для типичной мачты конечной толщины; для бесконечно тонкой мачты максимум возникает при = 0,637 [6] ). Как показано на диаграмме, на высотах ниже половины длины волны (180 электрических градусов) Диаграмма направленности антенны имеет один лепесток с максимумом в горизонтальных направлениях. На высотах выше половины длины волны диаграмма расщепляется и имеет второй лепесток, направленный в небо под углом около 60°. Причина, по которой горизонтальное излучение максимально на уровне 0,625, заключается в том, что на частоте чуть выше половины длины волны излучение противоположной фазы от двух лепестков оказывает разрушительное влияние и гасится при больших углах места, в результате чего большая часть мощности излучается в горизонтальных направлениях. [6] Высоты выше 0,625 обычно не используются, поскольку выше этой высоты мощность, излучаемая в горизонтальных направлениях, быстро уменьшается из-за увеличения мощности, теряемой в небо во втором лепестке. [4]
Для средневолновых мачт AM-диапазона высота 0,625 составит 117–341 м (384–1119 футов), а для длинноволновых мачт выше. Высокие затраты на строительство таких высоких мачт приводят к тому, что часто используются более короткие мачты.
Выше приведена диаграмма направленности идеально проводящей мачты над идеально проводящей землей. Фактическая мощность принятого сигнала в любой точке земли определяется двумя факторами: мощностью, излучаемой антенной в этом направлении, и затуханием на трассе между передающей антенной и приемником, которое зависит от проводимости земли . [10] Процесс проектирования реальной радиомачты обычно включает в себя исследование проводимости почвы, а затем использование компьютерной программы моделирования антенны для расчета карты мощности сигнала, создаваемого реальными коммерчески доступными мачтами на реальной местности. Это сравнивается с распределением аудитории, чтобы найти лучший дизайн. [10]
Вторая цель проектирования, влияющая на высоту, — уменьшить замирания из-за многолучевого распространения в зоне приема. [9] Некоторая часть радиоэнергии, излучаемой под углом в небо, отражается слоями заряженных частиц в ионосфере и возвращается на Землю в зоне приема. Это называется небесной волной . На определенных расстояниях от антенны эти радиоволны не совпадают по фазе с земными волнами, и две радиоволны деструктивно интерферируют и частично или полностью гасят друг друга, снижая мощность сигнала. Это называется затуханием . Ночью, когда ионосферное отражение является наиболее сильным, это приводит к образованию кольцевой области низкой мощности сигнала вокруг антенны, в которой прием может быть неадекватным, иногда называемой «зоной тишины», стеной затухания или зоной месива . Однако замирание из-за многолучевости становится значительным только в том случае, если мощность сигнала ионосферной волны находится в пределах примерно 50% (3 дБ) от земной волны. Немного уменьшив высоту монополя, можно уменьшить мощность, излучаемую во втором лепестке, настолько, чтобы устранить замирание из-за многолучевости, с лишь небольшим уменьшением горизонтального усиления. [6] Оптимальная высота составляет около 190 электрических градусов или 0,53 , так что это еще одна распространенная высота мачт. [6]
Типом мачты с улучшенными характеристиками защиты от замирания является секционная мачта, также называемая мачтой с защитой от замирания. [11] [12] В секционированной мачте изоляторы в вертикальных опорных элементах делят мачту на две вертикально расположенные токопроводящие секции, которые питаются синфазно по отдельным линиям питания. Это увеличивает долю мощности, излучаемой в горизонтальных направлениях, и позволяет мачте быть выше 0,625 без чрезмерного излучения под большим углом. Практические секции с высотой 120 на 120 градусов, 180 на 120 градусов и 180 на 180 градусов в настоящее время используются с хорошими результатами.
Нижний предел частоты, на которой можно использовать мачтовые излучатели, находится в низкочастотном диапазоне из-за возрастающей неэффективности мачт короче четверти длины волны.
По мере уменьшения частоты длина волны увеличивается, поэтому для передачи заданной доли длины волны требуется более высокая антенна. Затраты на строительство и площадь земельного участка увеличивались с высотой, что налагало практическое ограничение на высоту мачты. Мачты высотой более 300 м (980 футов) непомерно дороги, и их построено очень мало; самые высокие мачты в мире имеют высоту около 600 м (2000 футов). Еще одним ограничением в некоторых областях являются ограничения по высоте конструкций; Возле аэропортов авиационные власти могут ограничить максимальную высоту мачт. Эти ограничения часто требуют использования мачты короче идеальной высоты.
Антенны, длина которых значительно короче основной резонансной длины, составляющей четверть длины волны (0,25,90 электрических градусов), называются электрически короткими антеннами. Электрически короткие антенны являются эффективными излучателями ; усиление даже короткой антенны очень близко к усилению четвертьволновой антенны. Однако ими невозможно эффективно управлять из-за их низкой радиационной стойкости . [6] Сопротивление излучения антенны, электрическое сопротивление , которое представляет собой мощность, излучаемую в виде радиоволн, составляет около 25–37 Ом на четверти длины волны, уменьшается ниже четверти длины волны пропорционально квадрату отношения высоты мачты к длина волны. Другие электрические сопротивления в антенной системе, омическое сопротивление мачты и системы подземного заземления, включены последовательно с сопротивлением излучения, и мощность передатчика делится между ними пропорционально. По мере уменьшения сопротивления излучения большая часть мощности передатчика рассеивается в виде тепла на этих сопротивлениях, снижая эффективность антенны. Мачты короче 0,17 (60 электрических градусов) используются редко. На этой высоте сопротивление излучения составляет около 10 Ом, поэтому типичное сопротивление подземной системы заземления, 2 Ом, составляет около 20% сопротивления излучения, поэтому ниже этой высоты более 20% мощности передатчика теряется в земле. система.
Вторая проблема с электрически короткими мачтами заключается в том, что емкостное реактивное сопротивление мачты велико, поэтому требуется большая нагрузочная катушка в антенном тюнере, чтобы настроить ее и сделать мачту резонансной. Высокое реактивное сопротивление по сравнению с низким сопротивлением дает антенне высокую добротность ; Антенна и катушка действуют как настроенная схема с высокой добротностью , уменьшая полезную полосу пропускания антенны.
На более низких частотах мачтовые излучатели заменяются более сложными антеннами с емкостной верхней нагрузкой, такими как Т-антенна или зонтичная антенна , которые могут иметь более высокую эффективность.
В случаях, когда необходимо использовать короткие мачты, к вершине мачты иногда добавляется емкостная верхняя нагрузка (также известная как цилиндр или емкостная шляпа ) для увеличения излучаемой мощности. [13] [14] Это круглый экран из горизонтальных проводов, идущих радиально от верхней части антенны. Он действует как пластина конденсатора ; увеличение тока в мачте, необходимого для зарядки и разрядки емкости верхней нагрузки в каждом радиочастотном цикле, увеличивает излучаемую мощность. Поскольку верхняя нагрузка электрически действует как дополнительная длина мачты, это называется « электрическим удлинением » антенны. Другой способ создания натяжной шляпы — использовать секции комплекта верхних растяжек, вставив тензоизоляторы в растяжки на небольшом расстоянии от мачты. Емкость шляпок конструктивно ограничена эквивалентом 15-30 градусов дополнительной электрической высоты.
Для мачтовых излучателей земля под мачтой является частью антенны; ток, подаваемый на мачту, проходит через воздух в землю под антенной в виде тока смещения (электрического поля). [15] Земля также служит заземляющим слоем для отражения радиоволн. На антенну подается питание между нижней частью мачты и землей, поэтому требуется система заземления под антенной, чтобы обеспечить контакт с почвой и сбор обратного тока. Одна сторона питающей линии от спирального домика прикреплена к мачте, а другая сторона к наземной системе. Система заземления включена последовательно с антенной и пропускает полный антенный ток, поэтому для эффективности ее сопротивление должно быть низким, менее двух Ом, поэтому она состоит из сети кабелей, закопанных в землю. [16] Поскольку в ненаправленной антенне токи заземления распространяются радиально к точке заземления со всех направлений, система заземления обычно состоит из радиальной схемы подземных кабелей, идущих наружу от основания мачты во всех направлениях и соединенных вместе с землей. ведите к терминалу рядом с базой. [16]
Мощность передатчика, теряемая в сопротивлении земли, и, следовательно, эффективность антенны, зависит от проводимости почвы. Это широко варьируется; болотистая местность или пруды, особенно с соленой водой, обеспечивают грунт с наименьшим сопротивлением. Плотность радиочастотного тока в земле и, следовательно, потери мощности на квадратный метр увеличиваются по мере приближения к заземляющей клемме у основания мачты, [16] поэтому радиальную систему заземления можно рассматривать как замену почвы на среда с более высокой проводимостью, медь, в частях земли, где протекает высокая плотность тока, для уменьшения потерь мощности.
Стандартная широко используемая система заземления, приемлемая Федеральной комиссией по связи США (FCC), представляет собой 120 равномерно расположенных радиальных заземляющих проводов, отходящих на четверть длины волны (0,25,90 электрических градусов) от мачты. [16] [15] Обычно используется мягкотянутая медная проволока № 10, закапываемая на глубину от 10 до 25 см (от 4 до 10 дюймов). [16] Для мачт AM-диапазона требуется круглая территория, простирающаяся от мачты на 47–136 м (154–446 футов). Обычно его засаживают травой, которую скашивают коротко, поскольку высокая трава при определенных обстоятельствах может увеличить потери мощности. Если площадь земли вокруг мачты слишком ограничена для таких длинных радиалов, во многих случаях их можно заменить большим количеством более коротких радиалов. Металлическая опора под изолятором мачты соединена с системой заземления с помощью токопроводящих металлических лент, поэтому на бетонной опоре, поддерживающей мачту, не возникает напряжения, поскольку бетон имеет плохие диэлектрические свойства.
Для мачт высотой около полуволны (180 электрических градусов) мачта имеет максимум напряжения ( пучность ) вблизи своего основания, что приводит к возникновению сильных электрических полей в земле над заземляющими проводами возле мачты, где ток смещения попадает в землю. Это может вызвать значительные потери диэлектрической мощности в земле. Чтобы уменьшить эти потери, в этих антеннах часто используется проводящий медный заземляющий экран вокруг мачты, соединенный с закопанными заземляющими проводами, лежащими на земле или поднятыми на несколько футов, чтобы защитить землю от электрического поля. Другое решение — увеличить количество заземляющих проводов возле мачты и заглубить их очень неглубоко в поверхностный слой асфальтового покрытия, имеющего низкие диэлектрические потери.
Мачтовые излучатели с питанием от основания имеют высокое напряжение на основании мачты, что может привести к опасному поражению электрическим током заземленного человека, прикоснувшегося к нему. Потенциал на мачте обычно составляет несколько тысяч вольт относительно земли. Электротехнические нормы требуют, чтобы такое открытое высоковольтное оборудование было огорожено от публики, поэтому хижина для настройки мачты и антенны окружена запертым забором. Обычно используется сетчатое ограждение , но иногда используются деревянные ограждения, чтобы предотвратить искажение диаграммы направленности антенны токами, наведенными в металлическом ограждении. Альтернативный вариант заключается в установке мачты на крыше хижины для настройки антенны, в недоступном для публики месте, что исключает необходимость в ограждении.
Антенные мачты достаточно высоки и могут представлять опасность для самолетов. Авиационные правила требуют, чтобы мачты были окрашены чередующимися полосами международной оранжевой и белой краски и имели по всей длине сигнальные огни самолетов , чтобы сделать их более заметными для самолетов. Правила требуют мигалок наверху и (в зависимости от высоты) в нескольких точках по длине башни. Высокочастотное напряжение на мачте создает проблему для питания сигнальных ламп: силовой кабель, идущий по мачте от фонарей для подключения к линии электропередачи, находится под высоким радиочастотным потенциалом мачты. [17] [3] Без защитного оборудования он будет проводить радиочастотный (РЧ) ток к заземлению силовой проводки переменного тока, вызывая короткое замыкание мачты. Чтобы предотвратить это, в силовом кабеле освещения у основания мачты устанавливается защитный изолятор, который блокирует радиочастотный ток, пропуская низкочастотный переменный ток частотой 50 или 60 Гц вверх по мачте. Использовались несколько типов изолирующих устройств:
В основании мачты должен быть установлен молниеотвод , состоящий из шарового или рупорного искрового разрядника между мачтой и заземляющим зажимом, чтобы ток от удара молнии в мачту отводился на землю. [3] Проводник от молниеотвода должен кратчайшим путем идти прямо к металлическому заземляющему столбу. На вершине мачты должен быть установлен громоотвод для защиты верхнего сигнального огня самолета. [3] Мачта также должна иметь путь постоянного тока к земле, чтобы статические электрические заряды с мачты могли стекать. [3] Также в основании находится заземляющий выключатель, который используется для подключения мачты к системе заземления во время операций по техническому обслуживанию, чтобы исключить вероятность присутствия высокого напряжения на мачте во время работы на ней персонала.
Высокая радиомачта представляет собой удобную конструкцию для установки других беспроводных антенн, поэтому многие радиостанции сдают в аренду место на своих вышках другим радиослужбам для своих антенн. Это так называемые совмещенные антенны . На мачтовых излучателях часто устанавливаются следующие типы антенн: штыревые антенны из стекловолокна для наземных мобильных радиосистем такси и служб доставки, тарелочные антенны для микроволновых ретрансляционных линий, передающих коммерческие телекоммуникации и интернет-данные, антенны FM-радиовещания , состоящие из коллинеарных отсеков скрученных дипольных элементов, и антенны базовых станций сотовой связи .
Пока расположенные рядом антенны не работают на частотах, близких к частоте передачи мачты, их обычно можно электрически изолировать от напряжения на мачте. Линии передачи , подающие РЧ-энергию к расположенным рядом антеннам, создают во многом ту же проблему, что и линии электропередачи освещения самолета: они должны проходить вниз по башне, через базовый изолятор и подключаться к низковольтному оборудованию, поэтому без изолирующих устройств они будут нести высокое напряжение мачты и может привести к короткому замыканию мачты на землю. Линии передачи изолированы индукторами фильтров нижних частот , состоящими из спиралей коаксиального кабеля, намотанного на непроводящую форму. [17]
Вертикальная или несимметричная антенна была изобретена и запатентована радиопредпринимателем Гульельмо Маркони в 1896 году во время разработки первых практических радиопередатчиков и приемников . Первоначально он использовал горизонтальные дипольные антенны, изобретенные Генрихом Герцем , но не смог общаться дальше, чем на несколько миль. Экспериментально он обнаружил, что если подключить один терминал своего передатчика и приемника к вертикальному проводу, подвешенному над головой, а другой терминал к металлической пластине, закопанной в землю, он сможет передавать сигналы на большие расстояния. Антенны Маркони, как и большинство других вертикальных антенн 1920-х годов, были построены из проводов, подвешенных на деревянных мачтах.
Одним из первых больших мачтовых излучателей была экспериментальная трубчатая 130-метровая (420 футов) мачта, возведенная в 1906 году Реджинальдом Фессенденом для его искрового передатчика в Брант-Роке, штат Массачусетс , с помощью которой он осуществил первую двустороннюю трансатлантическую передачу, связавшись с идентичная станция в Махриханише , Шотландия. Однако в эпоху радиотелеграфии до 1920 года большинство радиостанций дальнего действия передавали в длинноволновом диапазоне , что ограничивало вертикальную высоту излучателя гораздо менее четверти длины волны, поэтому антенна была электрически короткой и имела низкую радиационную стойкость от 5 до 30 Ом. [9] Поэтому в большинстве передатчиков использовались антенны с емкостной верхней нагрузкой, такие как зонтичная антенна или перевернутая L- и T-антенна, для увеличения излучаемой мощности. В ту эпоху работа антенн была мало изучена, а конструкции основывались на методе проб и ошибок и полупонятных эмпирических правилах.
Начало AM- радиовещания в 1920 году и выделение радиовещательным станциям средневолновых частот вызвали рост интереса к средневолновым антеннам. Плоская или Т-образная антенна использовалась в качестве основной радиовещательной антенны на протяжении 1920-х годов. [9] Его недостатком было то, что требовались две мачты, вдвое превышалась стоимость строительства одной мачтовой антенны, гораздо большая площадь территории, а паразитные токи в мачтах искажали диаграмму направленности. Две исторические статьи, опубликованные в 1924 году Стюартом Баллантайном, привели к разработке мачтового радиатора. [9] Был получен расчет радиационной стойкости вертикальной несимметричной антенны над плоскостью заземления. [18] Он обнаружил, что сопротивление излучения увеличивается до максимума на длине половины длины волны, поэтому мачта на этой длине имеет входное сопротивление, которое намного превышает сопротивление земли, что снижает долю мощности передатчика, теряющуюся при наземная система. Во второй статье в том же году он показал, что количество энергии, излучаемой горизонтально в земных волнах, достигает максимума на высоте мачты 0,625 (225 электрических градусов). [19]
К 1930 году недостатки Т-антенны вынудили радиовещательные компании использовать мачтовую излучательную антенну. [9] Одним из первых используемых типов была алмазная консоль или башня Блоу-Нокса . Он имел ромбовидную ( ромбоэдрическую ) форму, что делало его жестким, поэтому требовался только один набор растяжек на его широкой талии. Заостренный нижний конец антенны заканчивался крупным керамическим изолятором в виде шарового шарнира на бетонном основании, снимающим изгибающие моменты конструкции. Первая, 200-метровая (665 футов) полуволновая мачта была установлена на передатчике радиостанции WABC мощностью 50 кВт в Уэйне, штат Нью-Джерси, в 1931 году. [20] [21] В это время также были введены системы заземления с радиальным проводом.
В 1930-е годы индустрия вещания осознала проблему многолучевого замирания : ночью волны под большим углом, отраженные от ионосферы , мешают земным волнам, вызывая кольцевую область плохого приема на определенном расстоянии от антенны. [9] Было обнаружено, что ромбовидная форма башни Бло-Нокс имела неблагоприятное распределение тока, что увеличивало мощность, излучаемую под большими углами. К 1940-м годам индустрия AM-вещания отказалась от конструкции Блоу-Нокса в пользу используемой сегодня узкой решетчатой мачты с одинаковым поперечным сечением, которая имела лучшую диаграмму направленности. Было обнаружено, что уменьшение высоты монопольной мачты с 225 электрических градусов до 190 градусов может устранить радиоволны под большим углом, вызывающие замирание. В это время также были разработаны секционные мачты.
{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )