Специални малки антени
Не знам дали някой някога се е сетил да използва малки антени в LW (LongWave) честотите, включително честоти от 100 kHz и по-високи. Да, подобни антени с малък размер се произвеждат за любителската лента от 1,8 MHz от италиански и японски компании (1). И съдейки по сравнителните тестове, описани в литературата, например в (2, 3), те показват не лоши резултати. Но е ясно, че колкото по-ниска е честотата и съответно колкото по-дълга е дължината на вълната, толкова по-изгодно е да се използва антена с малък размер. Разбира се, за такива ниски честоти антената с малък размер все още е доста голяма и обемиста структура, но всичко е известно в сравнение.
Да вземем 1 MHz като пример.
За тази честота дължината на вълната ще бъде: L = 300/1 = 300 метра. Как трябва да изглежда една стандартна антена при тази честота? В най-простия случай това са две опорни мачти с височина над 100 метра (половината от дължината на вълната) и антенна тъкан, изработена от тел, между тези две мачти с дължина 150 метра (за хоризонтална антена). Между другото, платното на антената не трябва да се състои от един проводник, а от няколко, в противен случай антената ще бъде много теснолентова и подложена на промени в метеорологичните условия и други неблагоприятни фактори. Разбира се, можете да направите вертикална антена с дължина една четвърт от дължината на вълната (300/4 = 75 метра) и да я инсталирате на земята, но тогава ще трябва да направите сложна материалоемка система от противотежести, която освен това ще заема значителна площ на земята (56 "стотни" . - помнете летни вили 6 "стотни". почти 10 градински парцела. ).
А сега нека оценим размерите на малка антена за същия обхват: получаваме резултат от около 7-8 метра, въпреки факта, че такава конструкция трябва да бъде монтирана над земята на височина около 20-30 метра и няма противотежести. На теория,такава малка антена трябва да работи по същия начин, както беше обсъдено по-рано. Разликата е значителна.
Разбира се, стандартните антени също се изграждат в такива големи размери, но се използват и скъсени стандартни конструкции, което естествено губи ефективността на антената. Например, помислете за стандартна задвижваща самолетна антена от радиостанция "PAR" (Drive Aircraft Radio Station). Има мачти с височина 25 метра и платно (състоящо се от три жици) по 75 метра.
Като алтернатива на този дизайн можете да разгледате малка антена с дължина около 2 метра (. ), инсталирана на височина 4-6 метра (. ). По отношение на ефективността те трябва да бъдат равни, но по размер. Тук беше произведена такава антена с малък размер и бяха проведени сравнителни тестове в пълен мащаб между тези две антени, вижте фигура Фиг. 1
Естествено, експериментът е проведен повече от веднъж и при различни условия и места, вижте например фиг. 2 и фиг. 3, 4
300 метра). В пилотската кабина "златната" стрелка на ARC показва посоката към задвижващата антена.
Резултатите от тези експерименти са много добри и обнадеждаващи и напълно потвърдиха всички предположения за работата на малките антени.
В заключение, нека разгледаме друга малка задвижваща антена, в която са монтирани както предавателят, така и източникът на захранване. Височината на такава антена е около 6 метра. Този дизайн също показа много добри практически резултати.
Такъв кораб (SVP) може да достави навигационно оборудване до всяка необходима точка (обхват без зареждане с гориво 300 км, екипаж до 4 души) и без разполагане да започне работа в движение. Техническите характеристики на комплекса можете да видите ТУК (фигура 400 Kb).
Естествено,че са проведени експерименти върху работата на задвижващи съоръжения, инсталирани на SVP, например между SVP, стоящ в канала, близо до Петропавловската крепост в Санкт Петербург, и хеликоптер със стандартно навигационно оборудване (ARC и др.) в рамките на маршрута на полета. Трябва да се отбележи, че задвижващата антена на SVP беше в най-неблагоприятните условия (0,5 метра от водата под нивото на околната земя, виж снимка Фиг. 6), а мощността на предавателя беше само 10 вата. (стандартната задвижваща станция е с мощност поне 250-400 вата!)
Да, ефективността на такава малка задвижваща антена, монтирана на SVP, е по-ниска от тази на стандартната. Никой все още не е отменил физическите закони и поглъщането на радиовълните в земята. Разбира се, трябва да вдигнете антената по-високо над земята (или да увеличите мощността на предавателя). Но защо всичко това изобщо работи и работи не зле? Всъщност всичко е просто. Нека разгледаме пример със стандартна задвижваща станция и антена: 1. Ефективността на предавателя е около 40-50% (с изходна мощност 250 вата), което означава, че консумацията на енергия е 500-600 вата. 2. Ефективността на антената е около 10%, което означава, че 25 вата отиват във въздуха Ние доставяме 500-600 вата от източника на енергия и излъчваме около 25 вата във въздуха, общата ефективност е 4-5%
Сега разгледайте варианта с малка антена: 1. Ефективността на предавателя (специален режим за EH антена) е около 80-85% (с изходна мощност от 10 вата), така че консумацията на енергия е 12,5 вата. 2. Ефективността на малка антена е 80-90%, което означава, че 8-9 вата отиват във въздуха. Ние доставяме 12,5 вата от източника и излъчваме 8-9 вата във въздуха, общата ефективност е 75%
Сега сравняваме 5% и 75% - разликата е 15 пъти! Реалната близост на сушата (водата) влияе и практическитази разлика е по-малка.
Със стандартно устройство излъчваме във въздуха 25 вата, а с малка антена 8-9 вата. Както можете да видите, истинската енергия е приблизително в същия ред! Следователно резултатите от сравнението са приблизително еднакви (с малка антена с дължина 2 метра и предавател с мощност 10 вата, системата работи малко по-зле). Но никой не си прави труда да увеличи мощността на предавателя 5-10 пъти! до 50-100 вата и дори до 200-250 вата (няма технически проблем). И тогава усилването вече ще бъде от страната на задвижването с антена с малък размер, с останалите размери и размери на антената. Но резервите не се ограничават до това. Както бе споменато по-горе, дължината на малка антена от 2 метра не е оптимална и можете да направите антената малко по-голяма.
С този подход става възможно да се произвеждат такива уникални комплекси, които просто не бяха възможни преди, или те биха заели непропорционално повече място и биха консумирали енергия няколко пъти (или дори десетки пъти) повече. Пример за такова решение е функционално завършен маркерен маяк (виж фигура Фиг. 9), който включва антенна система, предавател и източник на захранване. Дистанционното управление и възможността за работа в екстремни условия подчертават неговата уникалност (възможно е допълнително намаляване на размерите на маяка).
Обобщавайки всичко казано (и видяно), можем да заключим, че използването на антени с малък размер и техните модификации отварят широк път в проектирането на такива устройства, които не могат да бъдат направени преди или да получат приемливи резултати. Натрупаният практически и теоретичен "резерв" в дизайна на такива устройства ни позволява да говорим за това с увереност. Освен това разкрива възможности, за които не сме и помисляли преди. В заключение трябва да се отбележи, че много разработки се основават на патента на К. П. Харченко.