Эффективность антенны

Важная характеристика антенны — её эффективность. Она определяет, какая часть мощности передатчика, поступающей через фидер, преобразуется в излучаемую электромагнитную энергию. В реальной антенне существуют факторы, которые могут приводить к потерям и, как следствие, к рассеиванию мощности.

Большинство радиолюбителей, работающих на высокой мощности (QRO), знают, что их антенны часто нагреваются. Те, кто живет в регионах с очень холодным климатом, часто замечают, что снег, скопившийся на проводах и элементах антенны, начинает таять при длительных сеансах связи.

Инженеры вещательных станций знают, что почва вблизи антенного поля нагревается. Крупные мегаваттные станции также нагревают листву рядом с передающей антенной, часто уничтожая растительность в непосредственной близости. Всё это отражается на общей эффективности антенной системы.

Потери в типичной антенне возникают по множеству причин. Основной вклад в потери вносят материалы, используемые при изготовлении антенны. Провода, трубки и другие элементы, составляющие излучающую структуру, обладают конечным сопротивлением, что приводит к потерям.

Расчёт эффективности хорошо спроектированной антенны

Кроме того, на радиочастотах (RF) ток не протекает через всё поперечное сечение проводника. RF-ток вытесняется на внешнюю поверхность проводника и течёт лишь на очень небольшую глубину от поверхности. Это явление называется поверхностным эффектом (Skin effect). Чем выше частота, тем меньше глубина проникновения. Следовательно, эффективное поперечное сечение элементов антенны значительно уменьшается по сравнению с физическим поперечным сечением. Это ещё больше усугубляет резистивные потери.

Ещё одним фактором, который может увеличивать потери в некоторых типах антенн, являются диэлектрические потери в различных типах изоляторов. Обычно для минимизации таких потерь используются изоляторы с низкими диэлектрическими потерями, такие как керамика.

Во многих любительских проволочных антеннах в качестве элементов используются провода, например, с ПВХ-изоляцией. Помимо изменения резонансной длины антенны, такая изоляция также вносит свой небольшой вклад в диэлектрические потери.

Во многих многодиапазонных любительских радиоантеннах для достижения многодиапазонной работы используются LC-фильтры или коаксиальные фильтры. Эти фильтры известны своими значительными потерями. Даже самые лучшие и хорошо спроектированные фильтры имеют нежелательные потери, но, к сожалению, большинство из них, изготовленных любителями, имеют низкий коэффициент добротности без нагрузки и, следовательно, ужасающие потери.

Как уже упоминалось, потери, связанные с близостью к земле (поверхности земли), также являются фактором, влияющим на неэффективность антенны. Величина этих потерь зависит от качества почвы с точки зрения её проводимости и диэлектрической постоянной. Это может варьироваться от региона к региону.

Плодородная и влажная почва имеет низкие потери, в то время как городские почвы и песчаные сухие пустынные почвы приводят к более высоким потерям. Водоёмы имеют низкие потери, особенно морская вода.

Дополнительные потери могут быть связаны с местоположением установки антенны. Здания, металлические конструкции, трубы, воздушные линии электропередачи и т.д. не только вызывают искажения диаграммы направленности антенны, но и значительно снижают коэффициент усиления антенны из-за потерь, вызванных поглощением энергии.

В конечном итоге, учёт всех вышеперечисленных факторов при изготовлении и установке антенны значительно повысит её эффективность.

Помните, что причина, по которой многим операторам трудно работать с достаточным количеством станций (особенно на КВ), не всегда связана с чем-либо ещё, кроме плохо спланированной установки антенны.

VU2NSB