Рис. 3.7.20
Сначала я не имел намерения включать эту антенну в параграф лжеантенн. Её автор DL7PE в первых публикациях хотя и неточно описывал физику работы антенны, но «новых теорий» не привлекал, и подчеркивал, что антенна работает в соответствии с давно и хорошо известными принципами (что есть чистая правда). Но логика рекламы рынка взяла своё, и последние публикации DL7PE уже обильно сдабривает приправой о «новых принципах формирования поля» и туманными намёками на сверхъестественные свойства микровертикала. За что и попал в этот параграф.
Эта антенна относится к любопытному классу антенн. Но не к физическому, а к психологическому классу антенн, работа которых понимается их автором неверно. Это класс очень характерен для любительской литературы. В нём антенны, описываемые автором-энтузиастом, вообще говоря, как-то работают. Но совсем не так как думает и описывает автор. В результате авторское описание не только не проясняет, а наоборот - запутывает суть дела.
Именно так и произошло с микровертикалом DL7PE. Как же он работает на самом деле? Описание микровертикала сложностью не отличается - это короткий (1..5%l) и довольно толстый (для 14 МГц – 30..50 мм) GP, с удлиняющей катушкой в основании. Как описано в параграфе 3.7.2 при таких размерах GP с удлиняющей катушкой в основании параметрами не блещет – Ra в доли ома, и очень низкий КПД за счет потерь, как в катушке согласования, так и в системе заземления. Но DL7PE приводит Ra около 30 Ом и довольно высокие значения КПД и Ga. Конечно величины меньшие, чем у полноразмерной антенны, но сравнимые. Эксперименты (не все, но некоторые) это подтверждают. Из этого расхождения DL7PE ныне делает вывод о «магических» свойствах. Мне кажется, что прежде чем привлекать магию, имеет смысл рассмотреть и более простые объяснения. Ясно, что столь коротенький GP иметь около 30 Ом сопротивления излучения не может. Значит, их имеет что-то другое, сравнимое размерами с полноразмерной антенной. Посмотрим внимательно на рисунок, приводимый самим DL7PE (рис 3.7.20).
Увидели? Кроме короткого вибратора в схеме антенны присутствует еще и один полноразмерный l/4 противовес. Поскольку противовес один, то (как описано в параграфе 3.4.1) он будет излучать.
Теперь посмотрите внимательно на рис 3.6.21. Чем изображенный там перевернутый GP отличается от микровертикала? Лишь тем, что у микровертикала вместо системы из двух противовесов используется короткий отрезок трубки с удлиняющей катушкой. Но (как показано в параграфе 3.4.1) и полноразмерная система радиалов практически ничего не излучает, а лишь принимает ток вибратора. Точно также и в микровертикале DL7PE короткий отрезок трубы практически ничего не излучает, а лишь работает токоприёмным устройством. То есть излучателем в микровертикале является наружная поверхность оплетки кабеля длиной l/4 (точно также как и на рис. 3.6.21), которую DL7PE по ошибке именует противовесом. А почти не излучающим противовесом является трубка с катушкой. И правильнее называть её не микровертикалом, а микропротивовесом.
По сути, антенна DL7PE представляет собой вариант антенны рис.3.6.21, в которой вместо неизлучающей системы из нескольких l/4 противовесов использован один очень короткий слабо излучающий противовес.
Теперь становится понятной высокое Ra (это Ra четвертьволнового GP) и получаемое некоторыми значение Ga, близкое к полноразмерной антенне - но надо понимать, что это цифры относящиеся к полноразмерному четвертьволновому излучателю. Становится также ясно, почему хорошая работа антенны отмечается далеко не всеми. Всё зависит (как описано в параграфе 3.6.8) от положения излучающего участка кабеля от микропротивовеса до места установки дросселя. Если этот участок расположен как антенна (то есть висит свободно в воздухе и удален далее чем на 0,16lот поглощающих предметов), то антенна будет работать практически также как обычный полноразмерный GP (за исключением полосы, см. абзацем ниже). А если этот участок уложить на землю, или пустить вдоль бетонной стены – эффективность антенны будет никакой - примерно как если бы в там же разместить вибратор обычного GP.
Так в чём же отличие по характеристикам антенн на рис 3.7.20 и 3.6.21? По принципу работы и та и другая - антенны верхнего питания. Излучающий участок у обеих также одинаков (l/4 участок оплётки питающего кабеля). Поэтому и Ra и Ga (если излучающий участок кабеля в антенне рис. 3.7.20 расположен как антенна) практически одинаковы. Отличие есть только в полосе пропускания – микропротивовес с катушкой выполняет функцию токоприёмного устройства только в весьма узкой полосе частот. Например, на 14 МГц полоса антенны рис. 3.7.20 с микропротивовесом длиной 30 см и диаметром 50 мм составляет 115 кГц (файл …ANT\HF short\L\DL7PE-2.maa).
Итак, микровертикал DL7PE это обычный l/4 GP (излучатель - участок оплётки кабеля), с одним очень коротким и толстым противовесом. Резонанс противовеса достигается удлиняющей катушкой. От размера микропротивовеса эффективность антенны практически не зависит. Удлинение и утолщение микропротивовеса приводит лишь к расширению полосы антенны. Положение микропротивовеса относительно излучающего кабеля совершенно не важно. Излучающий участок оплётки кабеля должен быть размещен именно как антенна – от его положения и зависит эффективность антенны.
Теперь, когда мы разобрались с физикой работы антенны даже как-то неудобно говорить, что намёки на «магические свойства и новые принципы излучения» этой антенны - это не что иное, как уже известное нам макаронно-рекламное изделие для ушей легковерного потребителя.
Тем не менее, эффективность этой антенны (при соблюдении указанных выше условий) может быть достаточно высокой. Такую антенну очень удобно установить там, где соседи не выносят больших антенн, но терпят длинные кабеля, висящие в воздухе. Например, выбросив из окна на дерево кусок кабеля длиной в 5 м, с трубкой длиной 30 см и диаметром 50 мм на конце (файл …ANT\HF short\L\DL7PE-1.maa) можно получить вполне приличную антенну на 14 МГц, в пределах своей полосы мало уступающую l/2 диполю. Поскольку часто не удается удалить излучающий кусок кабеля от поглощающих предметов, то имеется составляющая сопротивления потерь Ro, которая добавляясь к сопротивлению излучения даёт Ra около 40 Ом, что позволяет получить низкие значения КСВ.
Отмечу, что из-за высокого сопротивления излучения требования к катушке удлиняющей микропротивовес относительно невысокие - её холостая добротность может не превышать 200..300. По той же причине токи в точке питания невелики и провод катушки может быть относительно тонким.
Задержимся еще немного в этом параграфе. Очевидно, что поскольку излучает именно внешняя сторона оплётки, то нет необходимости для её резонанса иметь длину именно l/4. Как показано в параграфах 3.6.2, 3.6.3 и 3.6.8 резонансной длина оплётки может быть и в том случае, если она кратна целому числу полуволн. В этом случае вместо развязывающего дросселя на точку кабеля, удаленную на расстояние, кратное l/2 следует заземлить (как работает такой излучатель см. рис 3.6.5 и 3.6.7). То есть в вертикале DL7PE можно обойтись и без дросселя (при длине кабеля, кратной l/2).
Более того, длина излучающего участка кабеля в антенне DL7PE может несколько отличаться от резонансной (нечетное число ll/4 при наличии дросселя, или целое число l/2 при заземлении). Небольшую реактивную составляющую (в десятки Ом) можно легко выбрать при настройке микропротивовеса соответствующим изменением индуктивности удлиняющей катушки микропротивовеса.
В самом крайнем случае (но это лишь когда больше совсем некуда деваться) антенну DL7PE можно применять при расположении микропротивовеса на балконе или окне, а питающего кабеля непосредственно в доме, и без развязывающего дросселя. При этом синфазный (он же излучающий) ток по наружной стороне оплётки кабеля пойдет от микропротивовеса до радиостанции и далее по проводу её заземления (и\или по сетям дома – в зависимости от наличия развязывающих фильтров по питанию). То есть излучателем в данном случае будёт весь кабель, корпус радиостанции, её шина заземления и возможно – силовая сеть дома. Суммарная длина кабеля и шины заземления (от микропротивовеса до входа шины в землю) может быть весьма велика. Конечно, такое включение приведет к помехам и прочим проблемам, описанным в параграфе 3.6.1, но бывают случаи, когда иного выхода нет. Но вы должны понимать, что в данном случае излучают: оплётка кабеля, корпус радиостанции и то, чем он соединен с землей - отдельный провод, электросеть, трубы водопровода - в общем всё, что имеет ВЧ соединение с корпусом радиостанции. То есть излучающая часть антенны расположена внутри дома. Поэтому:
Уровень помех будет очень высок.
Если дом не радиопрозрачный (не дерево или кирпич, а бетон и арматура) то эффективность антенны будет очень низкой
При сколь-нибудь серьёзной мощности TX напряженность поля в жилых помещениях превышает норму.