МИР ЕН-Антенн


Сайт, посвященный ЕН-Антеннам. Статьи. Описания. Конструкции. Эксперименты. Результаты испытаний.

Добротность антенны - что это такое? Многие знают, что такое добротность контура. Конечно представляют, что добротность характеризует "качество" контура, его потери, как влияет на характеристику контура... А как применяется это понятие - добротность, в отношении антенн?

Добротность антенны

Гусман Вадим Яковлевич (RX3APE)
г. Москва
(по материалам статьи "Сравнение": http://www.ehant.qrz.ru/exp_eh30.htm )

Здесь имеет смысл остановиться на вопросе ДОБРОТНОСТИ антенн. Дело в том, что бытует, в том числе среди радиолюбителей, стереотип понятия добротности, связанный с колебательным контуром.
Для колебательного контура добротность – это один из главных параметров контура, ОДНОЗНАЧНО характеризующих качество контура – чем выше добротность, тем лучше контур! (Сделать контур менее добротным проблем не вызывает, достаточно включить в него резистор соответствующей величины). Добротность контура, как известно, обратно пропорциональна потерям (затуханию) в контуре. Эти потери в основном определяются омическим сопротивлением провода индуктивности, в значительно меньшей степени определяются полями рассеяния, и самый малый вклад вносят потери в емкости. Все перечисленные потери бесполезные (вредные), соответственно их желательно минимизировать.

Все сказанное относится к НЕНАГРУЖЕННОЙ добротности колебательного контура.

Если же рассматривать НАГРУЖЕННУЮ добротность, то нужно добавить еще «потери» в НАГРУЗКЕ, которые являются ПОЛЕЗНЫМИ! Соответственно, приходится искать компромисс, чтобы с одной стороны получить желаемую добротность, а с другой стороны обеспечить желаемую мощность, передаваемую из контура в нагрузку.

Теперь давайте рассмотрим от чего зависит добротность АНТЕННЫ.
Сначала отметим, что для антенны не однозначно желательна максимальная добротность – иногда она полезна (например, для антенн с фиксированной частотой), в другом случае нежелательна (в диапазонных, широкополосных антеннах)…
От чего же зависит добротность антенны? Как и в контуре, добротность обратно- пропорциональна потерям. А потери складываются из нескольких составляющих:
1. Потери в проводниках антенны (омические),
2. Потери на «наводки» в окружающих предметах (магнитные и электрические) и «земле»,
3. Потери НА ИЗЛУЧЕНИЕ!
(естественно, можно перечислить еще некоторые потери, не вносящие существенного вклада, поэтому нас в данном случае не интересующие…).
Вот как раз пункт 3. – отличает антенну от колебательного контура! Поэтому добротность антенны неоднозначно связана с эффективностью антенны! При одинаковой добротности в одной антенне низкая добротность определяется большими омическими потерями, в другой – «потерями» на излучение. Для примера можно сравнить, например, диполь и его ЭКВИВАЛЕНТ (с такими же параметрами, включая добротность). Измеряя параметры реальной антенны и эквивалента в точке подключения невозможно их отличить друг от друга!
Все эти рассуждения мы привели здесь для того, чтобы объяснить, почему в указанной в статье "Сравнение..." Таблице приведены такие величины добротности, и что они характеризуют.

1. Если сравнить полноразмерный и короткий диполь (1 и 5 строки), то видно, что короткий диполь имеет гораздо более высокую добротность, чем полноразмерный. Это, конечно, связано и с конструктивными различиями, но основное различие происходит из-за того, что короткий диполь имеет очень маленькие «потери» ИЗЛУЧЕНИЯ! (то есть он больше похож на обычный колебательный контур…)

2. Низкая добротность полноразмерного диполя вызвана в первую очередь значительными потерями на ИЗЛУЧЕНИЕ, хотя и омические потери и потери на «наводки» вносят заметный вклад.

3. ЕН – антенны в соответствии с конструктивными размерами, должны были бы иметь добротность равную или близкую к укороченному диполю, но мы видим, что добротность ЕН всего в 2 раза выше, чем у полноразмерного диполя. Это объясняется тем, что «потери» на ИЗЛУЧЕНИЕ ЕН - антенны почти такие же, что и у полноразмерного диполя!

4. Может возникнуть вопрос – почему эффективность полноразмерной антенны и ЕН отличаются всего на 1 дб (т.е. почти не отличаются), соответственно и «потери» излучения будут примерно равны, а ДОБРОТНОСТЬ отличается в 2 (два) раза? Очевидно, это связано с тем, что «бесполезные» потери (омические, наводки и т.д.) в ЕН антенне почти в 2 раза ниже, чем в полноразмерном диполе, что очевидно следует из конструкции.

73!
Гусман В.Я. (RX3APE)
г. Москва
08.2009г.