добротность конечна! Однако есть средство её очень сильно увеличить: положительная обратная связь. Часть энергии из антенны следует усилить и вернуть в антенну, компенсируя тем самым тепловые (омические) потери и... да-да увеличивая степень «похищения волны»! При этом больше энергии излучения принимается антенной и отношение сигнал/шум улучшается. Прав был В. Т. Поляков [10]! Всё вышеописанное имело место в первых регенеративных приемниках без каскада УВЧ. На них ставились рекорды дальности связи, несмотря на кажущуюся примитивность схемы. Они же ясно показали, что приёмных антенн не бывает - всякая антенна передаёт, просто при приёме она передаёт в противофазе. Вот откуда в радиотехнике миф об обратимости антенн! Нет никакой обратимости, ибо нечего обращать: все антенны одинаково передающие. А называть можете, как хотите, хоть горшками. Природе всё равно.

Если бы антенна была сделана из сверхпроводника, то мы бы имели весьма высокую добротность и весьма интенсивное «похищение волны». И, как следствие, максимальное отношение сигнал/шум. Однако потери на высоких частотах происходят не только от омического сопротивления реальных проводников, но и от потерь в диэлектриках, воздухе, разъёмах и т.п. Поэтому введение положительной обратной связи в определённом смысле эквивалентно «сверхпроводимости» антенны, и даже лучше, поскольку позволяет компенсировать не только потери в собственно проводниках, но и все остальные.

§ 12.4. Правильное укорочение ведёт к утолщению

Теперь рассмотрим другой вопрос, вокруг которого буйно цветёт псевдонаука. Вопрос об эффективности так называемых укороченных антенн. Такие антенны существуют и работают. Ну, а почему нет? Если уж антенна работает, как мы выяснили, на электрическом резонансе, а не на абстрактной «геометрии», то чёрт с ними, с размерами! Увеличим согласованно L и C антенны и получим более низкую частоту резонанса при том же волновом сопротивлении. Например, украсим верхушку антенны сферой, а основание выполним в виде катушки. Или ещё красивее - спираль из толстой трубки. Мы, понимая теперь, как такие антенны работают, изготовили их немало, каждый раз наслаждаясь хорошим совпадением результатов измерений с расчётами. Миф о том, что укороченные антенны всегда хуже полноразмерных, оказался лишь мифом. Он возник, видимо, когда стали укорачивать четвертьволновые штыри катушкой в основании, не меняя ни толщину штыря, ни добавляя к нему уединенную емкость. Между тем испокон веку известные «метёлочные» антенны [12, c. 71-74] признавались вполне неплохими. Обычно, считают, что укороченные антенны слишком узкополосны или слишком энергетически не эффективны. Узкополосность происходит именно оттого, что увеличивают индуктивность, не изменяя или даже уменьшая ёмкость антенны. Конечно, добротность эквивалентного электрического контура при этом возрастает и антенна поневоле становится узкополосной. Насчёт же энергетической эффективности можно сказать следующее: если мы подводим некоторую мощность от генератора к антенне и эта мощность безвозвратно уходит, то либо мы её излучили, либо мы просто нагрели антенну. Значит, если мы отдали в антенну 100 ватт мощности, и антенна не нагрелась и на градус, провода, кабеля и разъёмы не раскалились, то мы излучили примерно 100 ватт мощности в виде ЭМВ. Эффективность в этом случае близка к 100%.

216

Рис. 12.3. Пример сильно укороченной антенны на диапазон 14 метров

Другой разговор, что в антеннах повышенной добротности (узкополосных) амплитуда электрического потенциала при попытке излучить приличную мощность достигает тысяч и десятков тысяч вольт и вызывает потери на ионизацию воздуха и прочая и прочая... Так не делайте антенну слишком узкополосной, т.е. просто увеличьте её ёмкость. На рис. 12.3 приведен пример одной из построенных и протестированных нами сильно укороченных антенн на диапазон 14 метров. Она имела добротность около 10 и КСВ примерно 1.4.

§ 12.5. О несуществующем и ненужном. EZ, EH, и банки Коробейникова

В наше время довольно много шума вокруг так называемых ЕН-антенн [7]. Якобы, эти чудо-антенны при очень малых габаритах эффективно передают и принимают, как обычные «электромагнитные волны» (ЭМВ), так и какие-то другие, «необычные». Всё может быть, конечно, но на данный момент мы уверены, что нет ничего обычного даже в традиционной ЭМВ. Незачем искать чудес «под столом», когда, с позволения сказать, весь стол буквально завален чудесами. Нам представляется, что если отбросить всю

217

несущественную шелуху, то подавляющее большинство ЕН-антенн будет представлять собой сильно утолщенные в размере, «удлиненные» уединенной емкостью и одновременно «удлиненные» катушками полуволновые диполи. Без особой потери эффективности их можно разрезать пополам и поставить половинку на проводящую плоскость, сделав, таким образом, ещё почти вдвое короче. Что касается НZ-антенн, то тут

иговорить не о чем - эти конструкции либо не работают вообще, либо, являясь модификацией EH-антенн, работают так же.

Есть и другой тип «чудес» - это конструкции, в которых излучения быть вроде бы не должно, однако оно есть. Например, конструкции Коробейникова, в которых две противофазно включенные катушки помещают в металлический экран [9]. Рассуждают при этом примерно так: раз катушки в противофазе, то их поля уничтожают друг друга, а внешний экран «добьёт» жалкие остатки излучаемых полей. Вот хороший пример, к какой каше в неискушенных головах может привести современная научная парадигма! Мы уже показывали, что якобы «уничтоженное» магнитное поле на оси проводящей трубки легко

ипросто производит явления электромагнитной индукции на центральный провод. Нетрудно видеть, что у Коробейникова похожий случай: обе катушки вызывают в экране вокруг катушек индукционные токи (хотя сама напряжённость магнитного поля в плоскости Кулона между катушками действительно близка к нулю, рис. 12.4). А далее сам экран излучает как две рамки с током. Несколько метров воды (даже соленой) не препятствие для направленного излучения рамки. Поскольку излучение от такой системы токов быстро затухает с расстоянием, то у него большой градиент. Не составит труда сделать приемник, который будет принимать пространственно-разностный сигнал, и не будет принимать сигналы вещательных станций, градиента амплитуды почти не имеющих в силу удаленности.

Рис. 12.4 Излучатель Коробейникова со схемой возбуждения

Вот и весь «секрет», вот вам и «продольные волны» и «торсионные излучения». Вот за что мы не любим так называемый «научный андеграунд»: чаще всего эти люди только плодят сущности без всякой нужды и затуманивают те вопросы, которые и без того официальная наука замутила до изумления. Уж не говоря о случаях прямой подтасовки и обмана, ради минутной сомнительной славы или выгоды. Жаль, что в этой среде «варятся» иногда и настоящие таланты. Увы, им, видимо, просто больше негде «вариться» в наше время неомракобесия.

218

§ 12.6. Простые опыты

Чтобы проверить сделанные выводы о погонной индуктивности и емкости прямого провода, мы провели несложные эксперименты. Подтверждение полученных нами выражений для этих величин служило бы подтверждением и наших взглядов на индукцию, которые играют весьма существенную роль в нашей физической картине мира. Итак, мы сначала, переработав преставления об индукции, вывели выражение для погонной индуктивности прямого провода. Затем, заметив, что резонансная частота

простых антенн есть резонансная частота LC контура, который образуют реактивности антенны, воспользовались формулой Томсона и вывели выражение для погонной емкости прямого провода. Это выражение уже может быть весьма легко проверено опытным путём. Если оно верно, то верно и выражение для индуктивности. Потребуются высокочастотный генератор, сопротивление R величиной в несколько тысяч Ом и широкополосный вольтметр переменного тока с высоким входным сопротивлением и малой входной емкостью. Ну и, конечно, кусок медной проволоки метра полтора-два (рис. 12.5).

Рис. 12.5. Измерение емкости прямого провода простейшим методом

Один выход генератора соединим коротким проводом с «землей» (например, батареей отопления, водопроводом). Ко второму выводу через резистор R присоединим наш прямой провод. Позаботимся о том, чтобы этот провод был бы не только прям, но и удалён от всех других проводящих предметов, стен, полов и потолков не менее, чем на свою длину. Вольтметр следует подключить между «землей» и точкой соединения резистора с исследуемым прямым проводом. Провода, идущие к вольтметру должны быть максимально короткими. Изменяя частоту генератора от нескольких килогерц до нескольких мегагерц отметить «частоту среза», т.е. такую частоту fcp , при которой

амплитуда сигнала на вольтметре упадёт ровно в 1.5 раза (на 3 децибела). Повторите опыт несколько раз, чтобы определить среднюю частоту среза и среднюю ошибку измерения частоты. После этого емкость провода вычисляется как:

Из полученного значения следует вычесть паразитную емкость вольтметра и проводов Спар (если она известна):

(12.7) C = Cизм −Спар .

Если же нет, можно считать её грубо около 15 пФ. Оцените совпадение результата с расчетом по формуле (12.4) и с ошибкой измерений. Мы уверяем вас, что измеряя аккуратно и грамотно, вы получите хорошее совпадение с расчетом. Прямые измерения индуктивности провода также возможны, но они гораздо более трудоемки и требуют

219

измерений комплексного импеданса провода в широкой полосе частот с последующим вычислением L , Си R .

Литература

1.А. Зоммерфельд. Электродинамика. ИиЛ. Москва. 1958.

2.В. Смайт. Электростатика. Электродинамика. ИиЛ. Москва. 1954.

3.MFJ-259B. Руководство пользователя. http://ftp.qrz.ru/pub/hamradio/schemes/tnc/MFJ-259b_Manual.pdf

4.Velleman PCS500 Руководство пользователя. http://www.chipdip.ru/library/DOC000076522.pdf

5.Velleman PCG10 Руководство пользователя http://www.signal.ru/UserManual_PCG10-K8016.pdf

6.Л.А.Бессонов. Теоретические основы электротехники. Москва. "Высшая школа" 1996 г.

7.Материалы по EH-антеннам. http://www.eh-antenna.net/def.htm, http://www.ehant.qrz.ru/book.htm

8.Э.Беньковский, З.Липиньский. Любительские антенны коротких и ультракоротких волн. Москва. Радио и связь. 1983. Перевод с польского.

9.В.Коробейников. Новый вид электромагнитного излучения? http://n-t.ru/tp/ts/nv.htm

10.В.Поляков. Секрет простых регенераторов 20-х годов. «Схемотехника» №7, 2006г. http://nice.artip.ru/?id=doc&a=doc93

11.Л.В.Кубаркин. Одноламповый регенератор. М.:И-во МГСПС «Труд и книга». 1929 г.

12.Справочник радиолюбителя. Под ред. инж. И. Кляцкина и инж. А.Шнейдермана. Изд-во ИНКП. М.:1931 г.

13.А. С. Пресман. Сантиметровые волны ГОСУДАРСТВЕННОЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО МОСКВА 1954 ЛЕНИНГРАД

220