О кпд и эффективности излучения укороченных антенн
Всем кто работает в эфире известно,что чем короче антенна,тем менее эффективно она излучает в пространство.Принято считать антенну укороченной, если её линейные размеры менее L 16. Для выяснения вопроса,во сколько же раз кпд укороченной антеннны будет меньше полноразмерной,при прочих равных условиях, автор провёл ряд экспериментов и выяснил,что на диапазоне 160 м.Согласованный 5-метровый кусок провода создаёт напряжённость поля более чем в 10 меньшую, чем луч размерами 35 м. , или в 100 раз меньшую мощность излучения. По этой причине укороченные антенны простой конструкции на практике не используются.
Однако укороченные,малогабаритные,но эффективные антенны востребованы на подвижных объектах, где без радиосвязи не обойтись. Каким же образом удаёться повысить эффективность малогабаритных антенн до приемлемых значений. Для примера рассмотрим два типа конструкций таких антенн.
Первая-спиральная, радиолюбительская, на диапазон 80м, вторая-рамочная, локомотивная, на диапазон 160м.
Спиральная антенна конструктивно состоит из двух составных частей с линейными размерами по 1240мм.Одна составная часть это стержень, диамером 10 мм. из высокодобротного,прочного изоляционного материала на котором намотана виток к витку с большим числом витков, катушка с общёй идуктивностью в 125 мкГ .Другая составная часть,- это металлический стержень диаметром 3 мм.Т.о. общая длина антенны составляет 2480 мм. Антенна имеет входное сопротивление 50 Ом и подстраиватся по частоте в небольших пределах с помощью изменения размеров металлического стержня.
Автор многократно испытывал данную антенну, установленную на автомобиле. В дневное время, летом на диапазоне 80 м. мощностью 5 Вт. в режиме SSB сигнал принимался на расстоянии более 200 км. с рапортом 57. По мнению автора эта антенна электрически удлинена до L2 и не нуждается в больших размерах противовеса, узкополосна и обладает высокой добротностью.
Рамочная, локомотивная антенна, представляет собой П-образную проволочную конструкцию, размещённую на крыше вагона. Горизонтальный размер 7-8м. Высота подвеса 0.7-0.8м. Один нижний конец, соединён с крышей вагона, другой подключен к изолятору. Провод,проходящий через изолятор, подключен к согласующему устройству.
На частоте 2 МГц входное сопротивление этой антенны имеет индуктивный характер, активное сопротивление в пределах 2.0....2.5 Ом. Согласование с 50 Омным выходным сопротивлением передатчика осуществляется с помощью ёмкостного делителя. На первый взгляд кажется, что как такая антенна вообще излучает. Ведь расстояние между горизонтальным вибратором и заземлённой крышей вагона меньше метра. В обычных условиях этой антенне « помогает» волноводный кабель, подвешенный на опорных мачтах и расположенный вдоль ж.д.магистрали. Однако на северных дорогах, ближе к Воркуте, последние не электрофицированы, и там волноводного кабеля нет, а расстояние между диспетчерскими пунктами достигает 40 км., но с мощностью передатчика 10 Вт. и приёмника чувствительностью 0.5 мкВ. Обеспечивается надёжная служебная радиосвязь.
Данная антенна также высокодобротная и узкополосная.
Вывод: автор считает, что основной причиной низкого кпд укороченных антенн является малое сопротивление излучения: единицы Ом, и большое реактивное поле,большее чем от полноразмерных антенн.Все поглощающие предметы расположенные в зоне действия реактивного поля,разогреваются,резко снижая эффективность излучения электромагнитного поля в пространство. Рассмотренные укороченные антенны не смотря на малые габариты за счет своей высокой добротности,концентрируют излучаемую энергию вокруг антенны,которая в свою очередь компенсируют низкий кпд.