Сколько нужно противовесов? Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Антенны КВ

Комментарии к статье

Вертикальные антенны, требующие небольшой площади для установки, очень популярны у коротковолновиков. Однако их эффективность существенным образом зависит от искусственной "земли" - противовесов. Общая рекомендация "чем их больше, тем лучше" приемлема далеко не всегда. Необходимо отметить, что применительно к противовесам есть две принципиально разные ситуации. Одна из них возникает, когда имеется возможность поднять антенну достаточно высоко и противовесы удалены от "земли" (крыши здания и т. д.). Это типично для УКВ диапазонов. Здесь число противовесов, по существу, не принципиально: от одного до трех-четырех. В первом случае (при одном вертикальном противовесе) получается просто вертикальный диполь. Во втором - противовесы устанавливают под некоторым углом к излучателю, размещая их равномерно по окружности, чтобы обеспечить круговую диаграмму направленности. Но оба варианта объединяет то, что влияние "земли" на работу противовесов несущественно.

Иное дело, если противовесы приходится располагать очень близко к "земле". Эта обычная ситуация на КВ диапазонах, когда противовесы находятся от "земли" на расстоянии существенно меньшем, чем длина волны. Недостаточное их число приведет к значительным потерям в плохо проводящей "земле" (почве, крыши здания и т. д.) и соответственно к заметному уменьшению КПД антенны.

Анализ требуемого в данном случае числа противовесов провел в свое время W2FMI (Jerry Sevick. Short Ground-Radial System for Short Verticals. - QST, 1978, April, p. 18). Из результатов анализа следуют два вывода. Во-первых, при данном числе противовесов существует предел для их длины, превышение которого уже не приводит к увеличению эффективности противовесов.

Во-вторых, при данной длине противовесов есть предел для их числа, превышение которого также не способствует к увеличению эффективности. Понятие "предел", которое фигурирует в этих выводах, достаточно размытое - коэффициент полезного действия плавно изменяется в зависимости от числа противовесов и их длины.

Развивая названные выше положения, вытекающие из работы W2FMI, G3SEK предложил (John White. In Practice. - RadCom. 1999, February, p. 45) простой практический критерий для определения длины и числа противовесов, который объединяет оба вывода W2FMI в одном соотношении. По его оценкам длина противовесов и их число должны быть такими, чтобы расстояние между концами противовесов (см. рисунок) было kл, причем значение k может лежать в пределах 0,02...0,05. Если k больше 0,05, потери будут значительными. Уменьшение k до 0,02 реально улучшает КПД антенны. Однако дальнейшее уменьшение k заметного эффекта уже не дает.

В описаниях многих антенн фигурируют "резонансные" противовесы длиной л/4, расположенные на небольшой высоте над крышей. Исходя из критерия G3SEK, можно утверждать, что такие противовесы станут эффективными, если их число будет не менее 30. Все приведенные выше соотношения справедливы для противовесов, имеющих одинаковую длину.

Соотношения, о которых идет речь в этом материале, определяют разумные границы для комбинации "число противовесов - длина противовесов". Очевидно, что при условии выполнения этих соотношений лучшей из двух систем для данной антенны будет все-таки та из них, что имеет большую длину противовесов.

Эта публикация ( "Радио", 1999, № 6) вызвала интерес читателей журнала, поскольку антенна GP пользуется неизменной популярностью у коротковолновиков. Приводим более подробную информацию о результатах, полученных W2FMI (Jerry Sevick. Short Ground-Radial System for Short Verticals. - QST, 1978, April, p. 30-33 ) при исследовании влияния числа противовесов и их длины на КПД антенны.

Речь идет о КВ антенне, установленной близко к земле (практически без мачты). В этих экспериментах почва под антенной по измерениям W2FMI была "средней", т. е. имела проводимость 15...30 мСм/м ( большие значения относятся к почве после дождя, меньшие - к сухой). "Плохой" для антенн после дождя, меньшие - к сухой). "Плохой" для антенн считается почва, которая имеет проводимость менее 5 мСм/м (каменистая, песок), а "очень хорошей" - около 100. Железобетонная крыша современного здания, к сожалению, скорее всего, относится к "плохой почве".

На рис.1 приведена полученная W2FMI зависимость входного сопротивления антенны на резонансной частоте от числа противовесов. Оно включает в себя сопротивление излучения (полезная часть) и сопротивление потерь. Расчетное значение входного сопротивления для использованного W2FMI диаметра излучателя и идеальной (без потерь) "земли" было 35 Ом.

Как видно из рис. 1, близкое к этому значение входного сопротивления достигается лишь при числе противовесов более 50. Иными словами, при малом числе противовесов заметная часть мощности передатчика не излучается антенной, а в прямом смысле уходит в "землю". Для наиболее распространенного варианта GP с тремя-четырьмя противовесами входное сопротивление будет примерно 70 Ом и, соответственно, КПД антенны около 50 %.

Из данных, приведенных на рис. 1, также вытекает, что длина противовесов не очень сильно влияет на КПД антенны.

Этот вопрос W2FMI исследовал подробно. Результаты измерений показаны на рис. 2, где приведена зависимость КПД антенны от числа противовесов для трех вариантов их длины - l/4, l/8 и l/16. Анализ этих кривых позволяет сделать несколько выводов.

Во-первых, чем длиннее противовесы, тем они, вообще говоря, эффективнее.

Во-вторых, при малом числе противовесов их длина слабо влияет на КПД, поэтому усилия и средства, затраченные на изготовление длинных противовесов, могут в этом случае не дать заметного результата.

В-третьих, в определенных условиях короткие (меньше l/4) противовесы могут обеспечивать такую же эффективность антенны, как и длинные.

Последнее поясним подробнее. Из рис. 2 видно, что одинаковые КПД обеспечивают четыре противовеса длиной l/4, пять-шесть противовесов длиной l/8 и семь противовесов длиной l/16. Более того, двадцать противовесов длиной l/16 обеспечивают такой же КПД, как и восемь противовесов длиной l/4. А конструктивные преимущества, которые дает применение коротких противовесов (особенно на низкочастотных диапазонах), очевидны.

Автор: Jerry Sevick

Смотрите другие статьи раздела Антенны КВ.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Хорошо управляемые луга могут компенсировать выбросы от скота 15.02.2026

Животноводство, особенно разведение крупного рогатого скота, часто обвиняют в значительном вкладе в глобальное потепление из-за мощного парникового газа - метана, который выделяется при пищеварении у жвачных животных. Это вызывает острые политические споры и призывы к сокращению потребления мяса. Однако ученые напоминают, что полная картина климатического воздействия отрасли не ограничивается только выбросами от животных: огромную роль играет окружающая экосистема - пастбища, почва и растительность, которые способны активно поглощать углекислый газ из атмосферы. Исследователи из Университета Небраски-Линкольна решили глубже изучить этот баланс. Группа под руководством профессора Галена Эриксона сосредоточилась на том, как правильно организованные пастбища накапливают углерод в растениях и грунте благодаря естественным процессам, стимулируемым выпасом скота. Ученые подчеркивают, что при достаточном уровне осадков и грамотном управлении такие луга превращаются в мощные природные погло ...>>

NASA тестирует инновационную технологию крыла 15.02.2026

Коммерческая авиация ежегодно расходует колоссальные объемы керосина, что сказывается не только на бюджете авиакомпаний, но и на состоянии окружающей среды. В 2024 году глобальные затраты на авиационное топливо достигли 291 миллиарда долларов, и эта сумма продолжает расти. Чтобы справиться с этими вызовами, NASA активно работает над технологиями, способными заметно повысить аэродинамическую эффективность самолетов. Одним из самых перспективных направлений стало создание специальной конструкции крыла, которая максимизирует естественный ламинарный поток воздуха и минимизирует сопротивление. В январе 2026 года специалисты NASA Armstrong Flight Research Center успешно провели важный этап наземных испытаний концепции Crossflow Attenuated Natural Laminar Flow (CATNLF). Для эксперимента под фюзеляж исследовательского самолета F-15B закрепили вертикально ориентированную масштабную модель высотой около 0,9 м (3 фута), напоминающую узкий киль. Такая компоновка позволила подвергнуть прототип р ...>>

Забота о внуках очень полезна для здоровья мозга 14.02.2026

Общение между поколениями приносит радость всей семье, но мало кто задумывается, насколько активно бабушки и дедушки, заботящиеся о внуках, поддерживают свою умственную форму. Регулярное взаимодействие с детьми стимулирует мозг пожилых людей, помогая сохранять память, скорость мышления и общую когнитивную активность. Новые научные данные подтверждают, что такая добровольная помощь не только важна для общества, но и может замедлять возрастные изменения в мозге. Исследователи из Тилбургского университета в Нидерландах провели анализ, чтобы понять, приносит ли уход за внуками реальную пользу здоровью пожилых людей. Ведущий автор работы Флавия Черечес отметила, что многие бабушки и дедушки регулярно присматривают за детьми, и оставался открытым вопрос, насколько это положительно сказывается на их собственном благополучии, особенно в плане когнитивных функций. Ученые поставили цель выяснить, способен ли регулярный уход за внуками замедлить снижение памяти и других умственных способ ...>>

Случайная новость из Архива Экологически чистая энергия из воздуха 19.03.2023 Ученые обнаружили, что одним из "родственников" туберкулезной бактерии является фермент, превращающий водород в электрический ток. Исследователи считают, что открытие может быть использовано для нового способа получения энергии из воздуха. Это бактерия Mycobacterium smegmatis, использующая фермент Huc для выработки в атмосфере энергии из водорода, позволяющая выжить в экстремальной среде, где имеется дефицит питательных веществ. Ученые заявили, что обнаружили и изучили фермент, который может использоваться в качестве источника чистой энергии для пополнения питания портативных компьютеров. "Мы считаем, что источник питания, содержащий фермент Huc, может снабжать энергией целый ряд небольших портативных устройств, включая биометрические датчики, устройства для мониторинга окружающей среды, цифровые часы, калькуляторы и даже простые компьютеры", - сообщил ведущий автор исследования Рис. Гринтер, микробиолог Университета Монаша в Австралии. Это быстро растущее непаразитарное бактериальное вещество, которое часто используется для изучения клеточной структуры возбудителя туберкулеза - Mycobacterium smegmati. В течение многих лет было известно о том, что эта бактерия превращает водород в электричество. Ученые выяснили, что она способна выжить в суровых погодных условиях, таких как Антарктида, вулканы и глубинные океаны, где очень мало других источников энергии. "Если обеспечить фермент Huc более концентрированным водородом, он будет давать больше электрического тока. Это означает, что фермент Huc можно использовать в топливных элементах для питания более сложных устройств, таких как умные часы или смартфоны, более сложные портативные компьютеры и, возможно, даже автомобили", - пояснил Гринтер. Ученые обнаружили в центре фермента Huc заряженную структуру, содержащую ионы никеля и железа. Когда молекула водорода попадает в активную зону, протоны и электроны оказываются в цепи между никелевыми и железными атомами. Затем фермент отправляет электроны в "проводящие пути", являющиеся проводниками электрического тока. Эксперименты подтвердили, что Huc способен сохраняться в течение длительного времени и может поглощать водород в ничтожной концентрации, которая составляет 0,00001% от вдыхаемого человеком объема воздуха. Ученые полагают, что эти свойства в сочетании со способностью бактерии вездесущности могут стать идеальными кандидатами на роль чистого источника энергии для органических батарей.

Другие интересные новости:

▪ Вертолет на солнечных батареях совершил первый полет

▪ Обнаружен уникальный двойной астероид

▪ Нейроинтерфейс для управления работами силой мысли

▪ Свет заменит электроны в компьютерах будущего

▪ Запах человека: от младенцев до подростков

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Радиоуправление. Подборка статей

▪ статья Спустя рукава. Крылатое выражение

▪ статья У каких птиц внутривидовая конкуренция происходит в гнездах других птиц? Подробный ответ

▪ статья Мускатное дерево. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Микросхемы управления балластами. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Убери и подставь. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026