Хотел было назвать весь этот раздел как-то вроде «Симметрирование антенн и линий передачи». Но передумал. Дело в том, что симметрирование это всего лишь один из частных случаев большой проблемы – подавления излучения всех тех металлических частей, которые антенной не являются.
Любая реальная антенна (если только она не подвешена высоко на полностью диэлектрической несущей конструкции, и не возбуждается передатчиком на батарейках, непосредственно, без линии передачи висящим на антенне) имеет в своем ближайшем окружении (условно говоря, в радиусе до 1l изрядное количество металла. Линия питания, мачта, растяжки, другие антенны, громоотводы, силовые и телефонные сети, прочие чужие металлоконструкции - это еще не полный список. Но почему-то большинство радиолюбителей наличием этого металла вокруг антенны пренебрегает. Происходит забавный психологический феномен «в упор не видения». Что-то вроде: «Вот это моя антенна, она будет излучать и принимать. А все окружающие железяки это не антенна. Чего же на них обращать внимание?». Так то оно так, окружающий металл – это действительно не антенна. Беда только в том, что ВЧ ток не имеет ни малейшего представления о том, что именно из множества металлических проводов и поверхностей причудливо расположенных вблизи друг друга, мы считаем антенной, а что не стоящими внимания железяками. И растекается ВЧ ток по всем проводам куда только сможет, не делая никаких различий что это за провод – антенна, линия питания или мачта.
Дело осложняется еще и тем, что кроме прямого затекания тока, поле антенны (особенно в ближней зоне) наводит в металлических предметах вторичные токи. В результате, по окружающему металлу (так далее будем именовать всё «железо», включая линию питания, в радиусе до 1l вокруг антенны) текут ВЧ токи (ну где там току разобраться что это: пассивный элемент вашей антенны или просто растяжка или мачта).
И, в полном соответствии с механизмами, описанными в разделе 3.1, все токи (и прямо затекшие и наведенные) приводят к излучению ЭМВ (а в режиме RX – к приёму). Поля, созданные этими токами, взаимодействуют с основным полем антенны и несколько изменяют его. Соответственно немного изменяется входной импеданс и ДН.
Всегда ли надо бороться с излучением окружающего металла? Когда как, надо рассматривать конкретную ситуацию. Если, например, у вас наклонный асимметричный диполь на одиноко стоящей в чистом поле металлической мачте, а от него по воздуху прямо к передатчику идёт линия питания, никаких соседей нет (один ваш личный дом), то собственно пусть и линия питания и мачта что-то излучают. Никому это не помешает, и дополнительных потерь не внесёт. А небольшое изменение ДН для слабонаправленной антенны совершенно несущественно.
А вот если аналогичную антенну вы расположите на мачте коллективной ТВ антенны на крыше многоэтажного, многоквартирного дома, то ничего хорошего из этого не выйдет. Во-первых, часть тока антенны потечет вниз по линии питания. И последняя начнёт излучать. А проходит линия питания через весь дом рядом с телевизорами, телефонами, вещательными приёмниками. И даже если её излучение невелико это не спасёт – слишком она близко ко всем приёмникам помех. Которые её излучение успешно примут, а соседи вам об этом красочно расскажут. Кроме того, в смысле КПД антенны, излучение линии в данном случае – это потери – в эфир оно не уйдет, а будет поглощено домом. То есть часть энергии ТХ уйдет на обогрев. На приёме ситуация будет ничем не лучше – линия питания, работая как один из проводов антенны, успешно примет помехи излучаемые импульсными блоками питания, тиристорными регуляторами и прочей бытовой электроникой. Даже если эти помехи и малы. Много ведь и не надо - линия-то (а в нашем случае это провод антенны) рядом. Расположение антенны на мачте ТВ антенн тоже идея неудачная. Просто за счёт излучения антенны в мачте наведётся заметный ток. А вибраторы УКВ ТВ антенн часто своей средней частью имеют контакт с несущей конструкцией. И хотя развязка там велика, но она никак не рассчитана на то, что прямо по мачте будут протекать большие токи помех (вашего излучения). Так что помехи сразу всем ТВ, подключенным к этой антенне будут.
Итак, можно не заниматься подавлением излучения окружающего металла если:
Линия питания и все окружающие металлические предметы расположены так, что их излучение не будет бесполезно рассеяно в тепло. То есть они имеют достаточно низкие омические потери (не ржавое железо, например) и расположены не в окружении поглощающих материалов (дома, стены, и т. д.), лучше всего – целиком находятся в воздухе.
Линия питания и все окружающие металлические предметы расположены так, что их излучение не будет источником помех для другой аппаратуры. То есть они достаточно удалены от потенциальных приёмников помех.
Линия питания и все окружающие металлические предметы расположены так, что они, в качестве дополнительных проводов антенны не будут принимать повышенный уровень помех.
Изменение формы ДН основной антенны, и входного импеданса допустимо.
Радиостанция имеет отдельное и качественное высокочастотное заземление (в противном случае, из-за растекания ВЧ тока по корпусам, могут «сойти с ума» отдельные устройства на радиостанции).
Если в вашем случае выполняются сразу все пять условий, то раздел 3.6 можете с чистой совестью пропустить. Если же хотя бы одно из условий не выполняется, то придется принимать меры для подавления нежелательного излучения.
Изучение подавления не антенных токов начнем с линии передачи. Это логично – линия в любом случае непосредственно соединена с антенной, подходит к ней вплотную и поэтому именно линия передачи, как правило, излучает заметно сильнее всех остальных окружающих металлических предметов.