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:

Кислотность океана разрушает зубы акул 03.10.2025

Мировые океаны выполняют важнейшую функцию - они поглощают около трети углекислого газа, выбрасываемого в атмосферу. Это помогает замедлять темпы глобального потепления, но имеет и обратную сторону. Растворяясь в воде, CO2 образует угольную кислоту, которая повышает концентрацию водородных ионов и приводит к снижению pH. Вода становится более кислой, а последствия этого процесса уже заметны для морских экосистем. Средний показатель кислотности океана сейчас равен примерно 8,1, тогда как еще недавно за условную норму брали значение 8,2. По прогнозам, к 2300 году уровень может упасть до 7,3 - это сделает океан почти в десять раз кислее нынешнего состояния. Для обитателей морей подобные изменения означают не просто сдвиг химического равновесия, а реальную угрозу физиологическим процессам, начиная от формирования раковин у моллюсков и заканчивая охотничьим поведением акул. Чтобы выяснить, как именно кислотная среда отражается на зубах акул, группа немецких исследователей провела эксп ...>>

Почтовый космический корабль Arc 03.10.2025

Космические технологии становятся частью инфраструктуры, способной повлиять на логистику, медицину и даже военную сферу. Идея использовать орбиту как глобальный склад для срочных поставок звучала еще недавно как научная фантастика, но стартап Inversion пытается превратить ее в практическое решение. Компания Inversion появилась в начале 2021 года благодаря Джастину Фиаскетти и Остину Бриггсу, которые на тот момент были студентами Бостонского университета. Их замысел состоял в том, чтобы сделать возможной доставку грузов не только через спутниковые сети данных, но и в буквальном смысле - физических предметов. В основе лежит простая мысль: если космос обеспечивает доступ к любой точке Земли, то и грузы должны перемещаться тем же маршрутом. Уже за три года работы команда из 25 специалистов успела построить демонстрационный аппарат "Ray". Его запуск состоялся в рамках миссии SpaceX Transporter-12. Устройство весом 90 килограммов проверяло ключевые технологии Inversion, включая двухком ...>>

Лазерное обогащение урана 02.10.2025

Ядерная энергия остается одним из ключевых источников стабильного электричества, особенно для стран с растущими потребностями в энергоснабжении. Однако обеспечение бесперебойных поставок топлива для атомных станций требует современных технологий обогащения урана, которые одновременно эффективны и безопасны. Американская компания Global Laser Enrichment (GLE) делает значительный шаг в этом направлении, завершив масштабное тестирование лазерной технологии обогащения урана. Демонстрационная программа была проведена на объекте в Уилмингтоне, Северная Каролина. Тестирование технологии SILEX (Separation of Isotopes by Laser EXcitation), разработанной австралийской Silex Systems, стартовало в мае 2025 года и продлится до конца года. В ходе экспериментов компания планирует получить сотни фунтов низкообогащенного урана (LEU), который может быть использован в качестве топлива для атомных электростанций. GLE была создана в 2007 году для коммерциализации лазерных методов обогащения урана в С ...>>

Случайная новость из Архива Колонизация Венеры 08.01.2015 Как известно, условия на поверхности Венеры не отличаются комфортом: атмосферное давление там примерно в 90 раз больше, чем на Земле, средняя температура на поверхности достигает 450 °C, а "атмосфера" состоит на 95% из углекислого газа и серной кислоты. Кроме того, планету сотрясают регулярные извержения вулканов, землетрясения и молнии, поэтому колонизация Венеры является весьма сложной и опасной задумкой. Новый амбициозный проект NASA под названием HAVOC (High Altitude Venus Operational Concept, "Концепция высотного размещения на Венере") довольно оригинален: чтобы избежать взаимодействия с атмосферой Венеры, ученые предложили сконструировать гигантские дирижабли, которые будут парить на высоте 50 километров над поверхностью планеты. Условия внутри "облачного города", как его называют разработчики, будут вполне терпимы: 85% земной гравитации и температура воздуха на привычном нам "земном" уровне. Ученые уверяют, что в пользу колонизации Венеры говорит множество факторов, например, близость к Солнцу и, как следствие, возможность установить солнечные панели для сбора энергии, а также расстояние до планеты, которое вдвое меньше, чем до Марса. Если проекту HAVOC будет дан зеленый свет, его планируется реализовать за пять этапов: роботизированная разведка, одномесячная орбитальная миссия, одномесячная внутриатмосферная миссия, годичная атмосферная миссия и, наконец, строительство и заселение "облачного города".

Другие интересные новости:

▪ Вирусы тоже болеют

▪ В помощь дальтоникам

▪ Электронный пластырь сообщит о здоровье пациента

▪ Ловушка для позитронов

▪ TPS65135 - DC-DC источник двухполярного питания c одним дросселем

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Параметры радиодеталей. Подборка статей

▪ статья Принципы рационального природопользования. Основы безопасной жизнедеятельности

▪ статья Чем Терминатор отличается от Херминатора? Подробный ответ

▪ статья Санитарные нормы и правила (СанПиН, СП). Справочник/a>

▪ статья Электронный кварцованный металлоискатель. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Запуск импульсных источников питания. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025