Мачтовый излучатель (или излучающая башня ) — это радиомачта или башня , в которой сама металлическая конструкция находится под напряжением и функционирует как антенна . 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 . Ее основание обычно устанавливается на непроводящей опоре для изоляции ее от земли. Мачтовый излучатель — это форма монопольной антенны .
Большинство мачтовых излучателей построены как мачты с растяжками . [1] [2] Стальные решетчатые мачты треугольного сечения являются наиболее распространенным типом. Иногда используются также квадратные решетчатые мачты и трубчатые мачты. Чтобы гарантировать, что башня является непрерывным проводником, структурные секции башни электрически соединены в стыках короткими медными перемычками, которые припаяны к каждой стороне или «плавящейся» (дуговой) сваркой через ответные фланцы.
Мачты с питанием от основания, наиболее распространенный тип, должны быть изолированы от земли. У своего основания мачта обычно устанавливается на толстом керамическом изоляторе , который имеет прочность на сжатие, чтобы выдерживать вес башни, и диэлектрическую прочность , чтобы выдерживать высокое напряжение, подаваемое передатчиком. Радиочастотная мощность для питания антенны подается сетью согласования импеданса , обычно размещаемой в антенной настроечной хижине около основания мачты, а кабель, подающий ток, просто прикручивается или припаивается к башне. Фактический передатчик обычно располагается в отдельном здании, которое подает радиочастотную мощность в настроечную хижину через линию передачи .
Чтобы удерживать мачту в вертикальном положении, к ней прикреплены натянутые растяжки , обычно в наборах по 3 штуки под углом 120°, которые крепятся к земле, как правило, с помощью бетонных анкеров . Несколько наборов растяжек (от 2 до 5) на разных уровнях используются для придания башне жесткости против прогиба. Растяжки имеют вставленные изоляторы натяжения , обычно в верхней части около точки крепления к мачте, чтобы изолировать токопроводящий кабель от мачты, предотвращая попадание высокого напряжения на башню на землю.
Даже если они изолированы от мачты, токопроводящие растяжки могут действовать электрически как резонансные антенны ( паразитные элементы ), поглощая и переизлучая радиоволны от мачты, нарушая диаграмму направленности антенны. Чтобы предотвратить это, в растяжки вставляются дополнительные изоляторы напряжения с интервалами, чтобы разделить линию на нерезонансные длины: Обычно сегменты должны быть ограничены максимум одной восьмой или одной десятой длины волны ( ). [3]
Мачтовые излучатели также могут быть построены как отдельно стоящие решетчатые башни , широкие внизу для устойчивости, сужающиеся до тонкой мачты. [4] Преимущество этой конструкции заключается в устранении растяжек и, таким образом, в уменьшении требуемой площади земли. Эти башни могут иметь треугольное или квадратное поперечное сечение, при этом каждая нога поддерживается изолятором. Недостатком является то, что широкое основание башни искажает вертикальную картину тока на башне, уменьшая сопротивление излучения и, следовательно, излучаемую мощность, поэтому предпочтительны мачты с растяжками. [ необходима 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 по мачте должны быть одобрены регулирующими органами до начала строительства.
Одномачтовый излучатель — это всенаправленная антенна , которая излучает одинаковую мощность радиоволн во всех горизонтальных направлениях. [4] Мачтовые излучатели излучают вертикально поляризованные радиоволны, причем большая часть мощности излучается под малыми углами возвышения. В диапазонах средних частот (СЧ) и низких частот (НЧ) радиостанции AM покрывают свою зону прослушивания с помощью земных волн , вертикально поляризованных радиоволн, которые распространяются близко к поверхности земли, следуя контуру местности. [4] Мачтовые излучатели являются хорошими антеннами 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 под большими углами возвышения для радиопередачи на небесной волне (пропускаемой).
Большинство радиостанций используют одиночные мачты. Несколько мачт, питаемых радиотоком на разных фазах, могут быть использованы для создания направленных антенн , которые излучают больше мощности в определенных направлениях, чем в других.
Передатчик , который генерирует 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 помещение передатчика окружено экраном Фарадея из медного экрана, чтобы не допустить проникновения радиоволн. Ток от передатчика подается на мачту через фидер , специализированный кабель ( линию передачи ) для переноса радиочастотного тока. На частотах НЧ и СЧ обычно используется коаксиальный кабель с пенной изоляцией . Фидер подключается к блоку настройки антенны ( сети согласования импеданса ) у основания мачты, чтобы согласовать линию передачи с мачтой. [5] Он может быть расположен в водонепроницаемом ящике или небольшом сарае, называемом хижиной настройки антенны (домом спирали) рядом с мачтой. Схема настройки антенны согласует характеристическое сопротивление фидерной линии с импедансом антенны (приведенным на графике ниже) и включает в себя реактивное сопротивление , обычно нагрузочную катушку , для настройки реактивного сопротивления антенны, чтобы сделать ее резонансной на рабочей частоте. Без антенного тюнера несоответствие импеданса между антенной и фидерной линией приведет к состоянию, называемому стоячими волнами (высокий КСВ ), при котором часть радиомощности отражается обратно по фидерной линии к передатчику, что приводит к неэффективности и возможному перегреву передатчика. От антенного тюнера короткая фидерная линия прикручена болтами или припаяна к мачте.
Существует несколько способов питания мачтового радиатора: [6]
Правительственные постановления обычно требуют, чтобы мощность, подаваемая на антенну, контролировалась у основания антенны, поэтому в хижине настройки антенны также имеется схема 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 мачты-излучателя зависит от частоты передачи , географического распределения слушателей и рельефа местности. Несекционированная мачта-излучатель представляет собой монопольную антенну , а ее вертикальная диаграмма направленности , количество мощности, излучаемой ею при различных углах возвышения, определяется ее высотой по сравнению с длиной волны радиоволн, равной скорости света, деленной на частоту . Высота мачты обычно указывается в долях длины волны или в « электрических градусах ».
где каждый градус равен метрам. Распределение тока на мачте определяет диаграмму направленности . Радиочастотный ток течет вверх по мачте и отражается от вершины, а прямой и отраженный ток интерферируют , создавая приблизительно синусоидальную стоячую волну на мачте с узлом (точкой нулевого тока) наверху и максимумом на четверть длины волны вниз [6] [8]
где - ток на высоте электрических градусов над землей, а - максимальный ток. На высотах, немного меньших, чем кратно четверти длины волны, ...(G = 90°, 180°, 270°...) мачта является резонансной ; на этих высотах антенна представляет чистое сопротивление фидерной линии , упрощая согласование импеданса фидерной линии с антенной. На других длинах антенна имеет емкостное реактивное сопротивление или индуктивное реактивное сопротивление . Однако мачты такой длины могут эффективно питаться, компенсируя реактивное сопротивление антенны сопряженным реактивным сопротивлением в согласующей цепи в спиральном доме. Из-за конечной толщины мачты, сопротивления и других факторов фактический ток антенны на мачте значительно отличается от идеальной синусоиды, предполагаемой выше, и, как показано на графике, резонансные длины типичной башни ближе к 80°, 140° и 240°.
Земные волны распространяются горизонтально от антенны прямо над землей, поэтому цель большинства конструкций мачт — излучать максимальное количество мощности в горизонтальных направлениях. [9] Идеальная монопольная антенна излучает максимальную мощность в горизонтальных направлениях на высоте 225 электрических градусов, около 5/8 или 0,625 длины волны (это приближение справедливо для типичной мачты конечной толщины; для бесконечно тонкой мачты максимум достигается 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 разделяется и имеет второй лепесток, направленный в небо под углом около 60°. Причина, по которой горизонтальное излучение максимально на 0,625, заключается в том, что на высоте немного выше половины длины волны противофазное излучение от двух лепестков деструктивно интерферирует и подавляется при больших углах возвышения, 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 небе во втором лепестке. [4]
Для средневолновых AM-радиовещательных мачт 0,625 будет высотой 117–341 м (384–1119 футов), и выше для длинноволновых мачт. Высокая стоимость строительства таких высоких мачт означает, что часто используются более короткие мачты.
Выше приведена диаграмма направленности идеально проводящей мачты над идеально проводящей землей. Фактическая сила принимаемого сигнала в любой точке на земле определяется двумя факторами: мощностью, излучаемой антенной в этом направлении, и затуханием на пути между передающей антенной и приемником, которое зависит от проводимости земли . [10] Процесс проектирования реальной радиомачты обычно включает в себя проведение обследования проводимости почвы, а затем использование компьютерной программы моделирования антенны для расчета карты силы сигнала, производимого реальными коммерчески доступными мачтами над реальной местностью. Это сравнивается с распределением населения аудитории, чтобы найти наилучшую конструкцию. [10]
Вторая цель проектирования, которая влияет на высоту, заключается в уменьшении многолучевого замирания в зоне приема. [9] 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 подавляют друг друга, снижая мощность сигнала. Это называется замиранием . Ночью, когда ионосферное отражение наиболее сильное, это приводит к образованию кольцевой области низкой мощности сигнала вокруг антенны, в которой прием может быть недостаточным, иногда называемой «зоной тишины», стеной замирания или зоной каши . Однако многолучевое замирание становится значительным, только если мощность сигнала небесной волны находится в пределах примерно 50% (3 дБ) от земной волны. Незначительно уменьшив высоту монополя, можно достаточно уменьшить мощность, излучаемую во втором лепестке, чтобы устранить многолучевое замирание, с небольшим уменьшением горизонтального усиления. [6] Оптимальная высота составляет около 190 электрических градусов или 0,53 , поэтому это еще одна распространенная высота для мачт. [6]
Тип мачты с улучшенными характеристиками защиты от затухания — секционная мачта, также называемая мачтой с защитой от затухания. [11] [12] В секционной мачте изоляторы в вертикальных опорных элементах делят мачту на две вертикально сложенные проводящие секции, которые питаются в фазе отдельными линиями питания. Это увеличивает долю мощности, излучаемой в горизонтальных направлениях, и позволяет мачте быть выше 0,625 без чрезмерного излучения под большим углом. Практические секционные с высотой 120 на 120 градусов, 180 на 120 градусов и 180 на 180 градусов в настоящее время эксплуатируются с хорошими результатами.
Нижний предел частоты, на которой могут использоваться мачтовые излучатели, находится в диапазоне низких частот из-за растущей неэффективности мачт короче четверти длины волны.
С уменьшением частоты длина волны увеличивается, требуя более высокой антенны для создания заданной доли длины волны. Стоимость строительства и требуемая площадь земли увеличиваются с высотой, накладывая практический предел на высоту мачты. Мачты более 300 м (980 футов) являются непомерно дорогими, и их было построено очень мало; самые высокие мачты в мире имеют высоту около 600 м (2000 футов). Другим ограничением в некоторых районах являются ограничения по высоте конструкций; вблизи аэропортов авиационные власти могут ограничивать максимальную высоту мачт. Эти ограничения часто требуют использования мачты, которая короче идеальной высоты.
Антенны, значительно короче основной резонансной длины четверти длины волны (0,25 , 90 электрических градусов), называются электрически короткими антеннами. Электрически короткие антенны являются эффективными излучателями ; коэффициент усиления даже короткой антенны очень близок к коэффициенту усиления четвертьволновой антенны. Однако они не могут эффективно управляться из-за их низкого сопротивления излучения . [6] Сопротивление излучения антенны, электрическое сопротивление , которое представляет собой мощность, излучаемую в виде радиоволн, которое составляет около 25–37 Ом при четверти длины волны, уменьшается ниже четверти длины волны пропорционально квадрату отношения высоты мачты к длине волны. Другие электрические сопротивления в антенной системе, омическое сопротивление мачты и заглубленная система 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 в этих сопротивлениях, что снижает эффективность антенны. Мачты короче 0,17 (60 электрических градусов) используются редко. На этой высоте сопротивление излучения составляет около 10 Ом, поэтому типичное сопротивление заглубленной системы заземления, 2 Ом, составляет около 20% сопротивления излучения, поэтому ниже этой высоты более 20% мощности передатчика теряется в системе заземления.
Вторая проблема с электрически короткими мачтами заключается в том, что емкостное реактивное сопротивление мачты велико, что требует большой нагрузочной катушки в антенном тюнере для его настройки и создания резонанса мачты. Высокое реактивное сопротивление по сравнению с низким сопротивлением придает антенне высокий коэффициент добротности ; антенна и катушка действуют как настроенный контур 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-образная антенна или зонтичная антенна , которые могут иметь более высокую эффективность.
В случаях, когда необходимо использовать короткие мачты, иногда на вершине мачты добавляется емкостная верхняя нагрузка (также известная как цилиндрическая шляпа или емкостная шляпа ) для увеличения излучаемой мощности. [13] [14] Это круглый экран из горизонтальных проводов, простирающихся радиально от вершины антенны. Он действует как пластина конденсатора ; увеличенный ток в мачте, необходимый для зарядки и разрядки емкости верхней нагрузки каждый цикл РЧ, увеличивает излучаемую мощность. Поскольку верхняя нагрузка действует электрически как дополнительная длина мачты, это называется « электрическим удлинением » антенны. Другой способ построить емкостную шляпу — использовать секции набора верхних растяжек, вставив изоляторы натяжения в растяжку на небольшом расстоянии от мачты. Емкостные шляпы структурно ограничены эквивалентом 15-30 градусов добавленной электрической высоты.
Для мачтовых излучателей земля под мачтой является частью антенны; ток, подаваемый на мачту, проходит через воздух в землю под антенной как ток смещения (колеблющееся электрическое поле). [15] Земля также служит в качестве заземляющей плоскости для отражения радиоволн. Антенна получает питание между нижней частью мачты и землей, поэтому ей требуется система заземления под антенной для контакта с почвой для сбора обратного тока. Одна сторона фидерной линии от спирального дома прикреплена к мачте, а другая сторона к системе заземления. Система заземления находится последовательно с антенной и несет полный ток антенны, поэтому для эффективности ее сопротивление должно быть низким, менее двух Ом, поэтому она состоит из сети кабелей, зарытых в землю. [16] Поскольку для всенаправленной антенны токи Земли распространяются радиально к точке заземления со всех направлений, система заземления обычно состоит из радиальной схемы заглубленных кабелей, простирающихся наружу от основания мачты во всех направлениях, соединенных вместе с заземляющим проводом на клемме рядом с основанием. [16]
Мощность передатчика, теряемая в сопротивлении грунта, а значит и эффективность антенны, зависит от проводимости грунта. Она сильно варьируется; болотистая почва или пруды, особенно соленая вода, обеспечивают наименьшее сопротивление грунта. Плотность тока ВЧ в земле, а значит и потеря мощности на квадратный метр, увеличивается по мере приближения к заземляющему выводу у основания мачты [16] , поэтому радиальную систему заземления можно рассматривать как замену почвы средой с более высокой проводимостью, медью, в частях грунта, несущих высокую плотность тока, для снижения потерь мощности.
Стандартная широко используемая система заземления, приемлемая для Федеральной комиссии по связи США (FCC), представляет собой 120 равномерно расположенных радиальных заземляющих проводов, простирающихся на четверть длины волны (.25 , 90 электрических градусов) от мачты. [16] [15] Обычно используется мягкотянутый медный провод калибра № 10, зарытый на глубину от 10 до 25 см (от 4 до 10 дюймов). [16] Для мачт вещательного диапазона AM для этого требуется круглая площадь земли, простирающаяся от мачты на 47–136 м (154–446 футов). Обычно она засажена травой, которую коротко скашивают, так как высокая трава может увеличить потерю мощности при определенных обстоятельствах. Если площадь земли вокруг мачты слишком ограничена для таких длинных радиальных проводов, во многих случаях их можно заменить большим количеством более коротких радиальных проводов. Металлическая опора под изолятором мачты соединена с системой заземления с помощью токопроводящих металлических полос, благодаря чему на бетонной подушке, поддерживающей мачту, не возникает напряжение, поскольку бетон имеет плохие диэлектрические свойства.
Для мачт около высоты в половину длины волны (180 электрических градусов) мачта имеет максимум напряжения ( пучность ) около своего основания, что приводит к сильным электрическим полям в земле над заземляющими проводами около мачты, где ток смещения входит в землю. Это может привести к значительным потерям диэлектрической мощности в земле. Чтобы уменьшить эти потери, эти антенны часто используют проводящий медный заземляющий экран вокруг мачты, соединенный с заглубленными заземляющими проводами, либо лежащими на земле, либо приподнятыми на несколько футов, чтобы экранировать землю от электрического поля. Другое решение заключается в увеличении количества заземляющих проводов около мачты и заглублении их очень неглубоко в поверхностный слой асфальтового покрытия, которое имеет низкие диэлектрические потери.
Излучатели мачт с базовым питанием имеют высокое напряжение на основании мачты, что может вызвать опасный удар током для заземленного человека, касающегося ее. Потенциал на мачте обычно составляет несколько тысяч вольт относительно земли. Электротехнические правила требуют, чтобы такое открытое высоковольтное оборудование было ограждено от общественности, поэтому мачта и хижина настройки антенны окружены запертым забором. Обычно используется ограждение из цепной сетки , но иногда используются деревянные заборы, чтобы предотвратить искажение диаграммы направленности антенны токами, наведенными в металлическом заборе. Альтернативный вариант конструкции заключается в установке мачты на вершине хижины настройки антенны, вне досягаемости общественности, что устраняет необходимость в заборе.
Мачты антенн достаточно высокие, чтобы представлять опасность для самолетов. Авиационные правила требуют, чтобы мачты были окрашены в чередующиеся полосы международной оранжевой и белой краски, и имели авиационные предупреждающие огни по всей длине, чтобы сделать их более заметными для самолетов. Правила требуют, чтобы наверху и (в зависимости от высоты) в нескольких точках по длине башни были установлены мигающие огни. Высокое напряжение радиочастоты на мачте создает проблему для питания предупреждающих огней: силовой кабель, который идет вниз по мачте от огней 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, замыкая мачту. Чтобы предотвратить это, в кабеле питания освещения у основания мачты установлен защитный изолятор, который блокирует РЧ ток, пропуская при этом низкочастотный переменный ток 50 или 60 Гц через мачту. Использовалось несколько типов изолирующих устройств:
В основании мачты должен быть установлен молниеотвод, состоящий из шарового или рогового искрового промежутка между мачтой и заземляющим выводом, чтобы ток от удара молнии в мачту проходил в землю. [3] Проводник от молниеотвода должен идти напрямую к металлическому заземляющему штырю по кратчайшему пути. Верх мачты должен иметь молниеотвод для защиты верхнего предупреждающего огня самолета. [3] Мачта также должна иметь путь постоянного тока к земле, чтобы статические электрические заряды на мачте могли стекать. [3] Также в основании находится заземляющий выключатель, который используется для подключения мачты к системе заземления во время операций по техническому обслуживанию, чтобы гарантировать, что на мачте не будет высокого напряжения, когда на ней работает персонал.
Высокая радиомачта — удобная конструкция для установки других беспроводных антенн, поэтому многие радиостанции сдают место на своих вышках в аренду другим радиослужбам для их антенн. Это так называемые колоцированные антенны . Типы антенн, часто устанавливаемых на излучателях мачты: стекловолоконные штыревые антенны для наземных мобильных радиосистем для такси и служб доставки, антенны-тарелки для микроволновых релейных линий, передающих коммерческие телекоммуникационные и интернет-данные, антенны FM-радиовещания, состоящие из коллинеарных отсеков скрученных дипольных элементов, и антенны базовых станций сотовой связи .
Пока размещенные антенны не работают на частотах, близких к частоте передачи мачты, их обычно можно электрически изолировать от напряжения на мачте. Линии передачи, подающие радиочастотную мощность на размещенные антенны, создают во многом ту же проблему, что и линии электропередач освещения самолета: они должны проходить по башне и через базовый изолятор и подключаться к низковольтному оборудованию, поэтому без изолирующих устройств они будут переносить высокое напряжение мачты и могут замкнуть мачту на землю. Линии передачи изолируются индукторами фильтра нижних частот, состоящими из спиралей коаксиального кабеля, намотанного на непроводящую форму. [17]
Вертикальная или монопольная антенна была изобретена и запатентована радиопредпринимателем Гульельмо Маркони в 1896 году во время разработки им первых практических радиопередатчиков и приемников . Первоначально он использовал горизонтальные дипольные антенны, изобретенные Генрихом Герцем , но не мог общаться дальше, чем на несколько миль. Он обнаружил экспериментально, что если он подключит один вывод своего передатчика и приемника к вертикальному проводу, подвешенному над головой, а другой вывод к металлической пластине, закопанной в землю, он сможет передавать на большие расстояния. Антенны Маркони, как и большинство других вертикальных антенн вплоть до 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 передатчика с искровым разрядником в Брант-Рок, штат Массачусетс, с помощью которой он осуществил первую двустороннюю трансатлантическую передачу, связавшись с идентичной антенной в Махриханише , Шотландия. Однако в эпоху радиотелеграфии до 1920 года большинство дальних радиостанций передавали в длинноволновом диапазоне, что ограничивало вертикальную высоту излучателя намного меньше, чем четвертью длины волны, поэтому антенна была электрически короткой и имела низкое сопротивление излучения от 5 до 30 Ом. [9] Поэтому большинство передатчиков использовали емкостные антенны с верхней загрузкой, такие как зонтичная антенна или перевернутая Г-образная и Т-образная антенна, для увеличения излучаемой мощности. В эту эпоху работа антенн была мало изучена, и конструкции основывались на методе проб и ошибок и полупонятных эмпирических правилах.
Начало AM- радиовещания в 1920 году и распределение частот средних волн для вещательных станций вызвали рост интереса к антеннам средних волн. Плоская вершина или Т-образная антенна использовалась в качестве основной вещательной антенны в течение 1920-х годов. [9] У нее был недостаток, заключавшийся в том, что для нее требовались две мачты, вдвое большая стоимость строительства антенны с одной мачтой, гораздо большая площадь земли, а паразитные токи в мачтах искажали диаграмму направленности. Две исторические статьи, опубликованные в 1924 году Стюартом Баллантайном, привели к разработке мачтового излучателя. [9] В одной из них было получено сопротивление излучения вертикальной монопольной антенны над плоскостью заземления. [18] Он обнаружил, что сопротивление излучения увеличивается до максимума на длине половины длины волны, поэтому мачта примерно такой длины имела входное сопротивление, которое было намного выше сопротивления заземления, что уменьшало долю мощности передатчика, которая терялась в системе заземления, устраняя необходимость в емкостной верхней нагрузке. Во второй статье того же года он показал, что количество мощности, излучаемой горизонтально в земных волнах, достигает максимума на высоте мачты 0,625 (225 электрических градусов). [19]
К 1930 году недостатки антенны T заставили вещателей принять антенну с мачтовым излучателем. [9] Одним из первых используемых типов была алмазная консоль или башня Blaw-Knox . Она имела ромбоэдрическую ( ромбоэдрическую ) форму, что делало ее жесткой, поэтому требовался только один набор растяжек на ее широкой талии. Заостренный нижний конец антенны заканчивался большим керамическим изолятором в виде шарового шарнира на бетонном основании, снимая изгибающие моменты на 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 эту эпоху также были введены системы заземления с радиальными проводами.
В 1930-х годах вещательная индустрия осознала проблему многолучевого замирания , заключающуюся в том, что ночью высокоугловые волны, отраженные от ионосферы , мешали наземным волнам, вызывая кольцевую область плохого приема на определенном расстоянии от антенны. [9] Было обнаружено, что ромбовидная форма башни Блоу-Нокса имела неблагоприятное распределение тока, что увеличивало мощность, излучаемую под большими углами. К 1940-м годам вещательная индустрия AM отказалась от конструкции Блоу-Нокса в пользу узкой, однородной по сечению решетчатой мачты, используемой сегодня, которая имела лучшую диаграмму направленности. Было обнаружено, что уменьшение высоты монопольной мачты с 225 электрических градусов до 190 градусов могло бы устранить высокоугловые радиоволны, вызывающие замирание. Секционные мачты также были разработаны в эту эпоху.
