Это - третья часть в ряде демонстраций, позволит читателю построить очень простую и очень недорогую ЕН-Антенну и проверить и понять принципы работы этой новой концепции в теории антенн.
Эта демонстрация предназначена, для понимания эффективности ЕН-Антенны. К сожалению, эта демонстрация - больше лекция, чем практика. Однако, это - единственный путь для читателя, чтобы понять принципы эффективности ЕН-Антенны. Эта лекция использует информацию, предварительно собранную при экспериментах на ЕН-Антенне.
ДЕМОНСТРАЦИЯ 3: для достижения высокой эффективности антенны, должно соблюдаться требование высокого сопротивления излучения антенны, относительно сопротивления потерь в антенне. Эффективность определяется как отношение излучаемой антенной мощности к подводимой. Ее можно также вычислить, разделив сопротивление излучения на сумму сопротивления излучения и сопротивление потерь. Мы также рассказывали, что необходимо использовать специальные устройства для согласования высокого сопротивления антенн с 50 Ом источника сигнала. Мы можем также сказать, что практически нет сопротивления потерь в элементах диполя антенны, поэтому единственные потери в ЕН-Антенне - потери в катушке индуктивности настройки. Если катушка имеет Q>200, то сопротивление катушки может быть рассчитано, как Xc/R. (Обратите внимание, что XL=Xc при резонансе на рабочей частоте антенны). На 40-метровом диапазоне, типичная емкость диполя равна 12 Пф, и распределена поперек плоскости и может достичь 20Пф. Эта величина равна, примерно, применению индуктивности с реактивным сопротивлением в 1200 Ом. Поэтому мы можем рассчитать сопротивление потерь в катушке: 1200/200=6 Ом.
ЭФФЕКТИВНОСТЬ: Предварительно мы обсуждали, как определяется полоса пропускания антенны на уровне 3 децибела. Мы также можем вычислить Q антенны, зная рабочую частоту и полосу пропускания. На 40-метровом диапазоне полоса пропускания, на уровне 3 децибела, равна 360 КГц. Определяем Q антенны: Q = 7000/360 = 19,5. Другое определение Q - XL/R, где R-полное сопротивление системы. Мы получили реактивное сопротивление антенны приблизительно в 1200 Ом. Поскольку реактивные сопротивления конденсатора и индуктивности, в параллельной схеме, при резонансе, одинаковые, то R = XL/Q или R = 1200/19,5 = 62 Ом. Предварительно мы вычислили сопротивление катушки, и оно равняется 6 Ом. Поэтому если мы вычтем сопротивление потерь в катушке из полного сопротивления, то получим сопротивление излучения антенны: 62 - 6 = 56 Ом. Пожалуйста, не путайте это сопротивление с импедансом 50 Ом, эти два понятия не связаны.
Теперь мы можем определить эффективность антенны, которая равняется частным от деления сопротивления излучения антенны на полное сопротивление. Другими словами эффективность равна частному от деления излучаемой мощности на подводимую. Для нашей миниатюрной антенны, эффективность равна = 56/62 = 90%. Этот результат очень хороший для маленькой антенны. Фактически, это даже очень хорошо для большой проводной антенны. Если мы увеличим размеры нашей маленькой антенны, это приведет к увеличению полосы пропускания и, в свою очередь, к уменьшению величины индуктивности, которая будет иметь меньшее сопротивление потерь и, поэтому, эффективность антенны будет расти.
ЕН-Антенна для диапазона 75 метров, имеющая диаметр каждого цилиндра 10 см и длину 120 см, будет иметь очень высокую эффективность. Эффективность еще более увеличится, если правильно и оптимально выбраны диаметр провода катушки и ее размер.
Для сравнения возьмем стандартную автомобильную антенну для диапазона 75 метров, которая имеет эффективность менее 4%. Другими словами, передатчик в 4 ватта, подключенный к ЕН-Антенне, на диапазоне 75 метров, будет эквивалентен передатчику в 100 ватт, подключенному к обычной автомобильной антенне.
EMI: Электромагнитные помехи (EMI) - создают основную трудность при работе вблизи больших антенн. Это происходит из-за большой величины области электрического поля Е, в области размеров таких антенн. Если поле Е уменьшается, то и EMI также уменьшаются. Сравнивая ЕН-Антенну со "стандартной", мы увидим различие. Например, хорошая антенна на диапазон 40 метров, имеет полную длину меньше чем 46 см, или радиус примерно 23 см, в которых эта область Е и содержится. 40-метровая антенна Герца имела бы очень сильное поле Е в большом радиусе, который равняется 1/3 длины волны, = 14 метров (1400 см). Поэтому соотношение 1400/23 = 60, равно примерно 36 децибелам, что и является величиной различия этих антенн.
Этот документ был написан прежде всего для того, чтобы обсудить эффективность ЕН-Антенны. С учетом всего сказанного, рассмотрим влияние посторонних предметов, внесенных в поле антенны, на ее настройку. Внесение посторонних предметов (поглощающих излучение) в поле антенны, приводит к расстройке антенны и изменению КСВ. Даже земля поглощает энергию, излучаемую антенной, это было доказано в экспериментах, когда радиальные (противовесы) проводники поднимали над землей или закапывали их в землю. Зная это, вы не заметите изменения сопротивления ЕН-Антенны, внося посторонние предметы в ее поле. Говоря это, мы подразумеваем, размеры антенны, а не ? длины волны. Мы можем проверить это внося посторонние поглощающие предметы на расстоянии ? длины волны от антенны.
Теперь мы знаем и другую причину большей эффективности ЕН-Антенны, по сравнению с классической антенной Герца.
ЕН-Антенна КАК ПРИЕМНАЯ: Теперь мы знаем, что ЕН-Антенна имеет высокую эффективность и широкую полосу пропускания. Что еще можно сказать об антенне? Возможно также, что хочется узнать, может ли она быть хороша на прием? Когда мы говорим об обычных антеннах, мы принимаем в расчет их геометрические размеры и судим об эффективности антенны на прием. Это не относится напрямую к ЕН-Антенне, так как антенна обеспечивает полную интеграцию в проходящую волну. Это обеспечивается эффективной интеграцией Е и Н полей из-за оптимального фазирования и физических размеров.
(That does not apply to the EH Antenna, because it has full capture area capability due to the fact that a passing wave will provide full coupling. This is due to the efficient integration of the E and H fields developed at the antenna due to proper phasing and proper physical relationships. - фрагмент оригинального текста статьи приведен для того, чтобы читатель мог сам вникнуть в смысл физического объяснения феномена. прим. перев. UA1ACO)
По тем же самым причинам ЕН-Антенна имеет очень небольшой EMI. Она интегрировано принимает Е и Н поля. Другими словами, если шум создает только одно поле, ЕН-Антенна не будет принимать это поле. С другой стороны, если антенна - стандартная антенна Герца, то она будет принимать Е или Н поля.
Конечно, очень многие хотят построить хорошую радиолюбительскую антенну. В следующей демонстрации мы об этом поговорим.
июль 2003 Тед Харт (W5QJR)
перевод: В. Кононова (UA1ACO)
Вы можете скачать этот документ в PDF формате в оригинале (на английском)
ЗДЕСЬ
You can download this original document (PDF format) for english
HERE
