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:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Случайная новость из Архива Магнитные монополи в среде холодного квантового газа 23.07.2018 Известно, что магниты, имеющие форму шара, прямоугольника или подковы, всегда имеют по два магнитных полюса. И если разделить магнит на две части, вы получите два новых магнита с двумя полюсами. Однако, согласно некоторым физическим теориям, на свете могут существовать однополюсные магнитные образования, подобные электрическим зарядам, которые бывают или положительными, или отрицательными. Одно из таких магнитных образований, монополь Янга, может существовать с точки зрения физики высоких энергий, но никому из ученых еще не доводилось вживую "увидеть" этот монополь даже в лабораторных условиях. Группе физиков из Объединенного квантового института (Joint Quantum Institute, JQI) удалось впервые создать аналог монополя Янга на основе квантового газа из сверхохлажденных атомов рубидия. И это достижение можно будет использовать в будущем для более глубокого проникновения в суть уже известных областей физики и новых областей, которые еще не охвачены человеческой наукой. Для того, чтобы обнаружить монополи Янга, существующие в квантовом газе, ученые, при помощи радиоволн и микроволновых лучей выровняли особым образом все спины атомов квантового газа. Периодически повторяя комбинации из четырех различных ориентаций вращения атомов, исследователи заставили двигаться эти атомы в пространстве-времени, при этом, каждый атом через время возвращался в исходную точку. Когда каждый атом заканчивал полный круг, ученые измеряли его спин и сравнивали с его изначальным спином. Было обнаружено, что спин атома не соответствовал изначальному, а небольшие различия, согласно предположениям, могли возникнуть из-за того, что атомы двигались в искривленном пространственно-временном континууме. Рассчитав параметры искривления континуума, ученые определили, что они в точности соответствуют искривлениям, создаваемым, с точки зрения теории, монополем Янга. Для того, чтобы проверить то, что искривления континуума вызваны действительно присутствием монополя Янга, исследователи заставляли атомы двигаться различными путями, даже теми, которые должны огибать область создаваемых искривлений и искажений. Двигавшиеся по этому пути атомы, вернувшись в исходную точку, имели такой же спин, как и в самом начале, что указывало на то, что им удалось избежать воздействия монополя. Используя описанный выше подход и направляя атомы разными путями, исследователи определили, что монополь Янга является топологическим явлением, т.е. он имеет определенные размеры и форму. А в своих дальнейших исследованиях ученые будут выяснять, каким образом можно будет заставить монополи Янга работать на благо человечества в самых различных квантовых технологиях.

Другие интересные новости:

▪ CC2591 - микросхема высокочастотного усилителя

▪ Спортивные часы Garmin Forerunner 620 и 220

▪ Рисунок вен на руках для банковских сканеров

▪ Старый телефон: после использования нагреть

▪ Безвентиляторный цифровой источник питания Mean Well PHP-3500

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Усилители низкой частоты. Подборка статей

▪ статья Бумага не краснеет. Бумага все стерпит. Крылатое выражение

▪ статья Где и когда компания Bayer намеренно продавала лекарства, которые могли быть заражены ВИЧ? Подробный ответ

▪ статья Цитрусы. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья RC-генератор с емкостной настройкой. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья FM конвертер на микросхеме К174ПС1. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025