Чем усиливает антенна?

Попробуем уяснить себе, как же все таки работает антенна. Как она «усиливает» сигнал? Ведь если среди анонимов ходили и ходят мифы об особой эффективности «ртутных» антенн, антенн из двух пивных банок и т. п., то это можно «понять и простить» людям далеким от данной темы. Однако и в среде квалифицированных радиолюбителей есть свои мифы, например так называемые EH-антенны. Поэтому наглядное представление о работе антенны позволит избежать ненужных заблуждений и необоснованных надежд. Прежде всего эта статья адресована анониму впервые попавшему в мир антенн и для которого антенна — это что то непонятное из «наномира». Обычно, основываясь на принципе взаимности приемных и передающих антенн, рассматривают первоначально характеристики антенны в режиме передачи. Попробуем поступить наоборот...

Возьмем для примера зеркальную антенну, как наиболее интуитивно понятную. Часть электромагнитной волны, приходящая от удаленного источника, попадает на зеркало, собирается им в фокус, в котором находится облучатель. Облучатель преобразует энергию электромагнитной волны в электрический ток. Совершенно очевидно, что при прочих равных условиях, количество энергии, собранной антенной в районе облучателя, зависит исключительно от площади тарелки. Чем площадь больше — тем больше этой энергии и больше усиление антенны. Это основополагающий принцип. Усиление антенны принципиально отличается от усиления в усилителе. В усилителе мы увеличиваем мощность сигнала путем накачки его энергией от внешнего источника питания. Усиление антенны — это собирание и концентрация электромагнитной энергии, присутствующей в пространстве. Зеркальная антенна подобна астрономическому телескопу-рефлектору, в котором наше усиление становится увеличением. Когда мы смотрим в бинокль или телескоп, то видим объект как бы ближе к себе, чем глядя невооруженным взглядом. Зеркальная антенна так же как бы приближает к нам источник сигнала, по сравнению с тем, если бы мы принимали его просто облучателем. Чтобы добиться большего увеличения усиления — нам, так же как и астрономам, необходимо увеличивать диаметр зеркала.

Хорошо, аналогия телескопа с зеркальной антенной понятна, скажете вы, а как же проволочные антенны, типа Uda-Yagi, причем здесь площадь? Ведь в этом случае усиление зависит от длины антенны, а не от «площади-ширины». Дело в том, что замедляющая директорная структура Uda-Yagi соответствует оптической линзе, поэтому аналогия с телескопом и в данном случае верна, только с телескопом-рефрактором. Увеличивая число директоров и удлиняя Uda-Yagi, мы переходим, условно говоря, от полевого бинокля к морскому и т. д. Этот же подход работает и для спиральной антенны. Параметр антенны — эффективная площадь раскрыва, призван привести разные антенны к общему знаменателю и характеризует площадь, с которой антенна собирает энергию электромагнитной волны. Возьмем в качестве примера изотропный излучатель i. Всю подведенную к нему мощность он равномерно излучает во всех направлениях и на расстоянии R от излучателя она равномерно будет "размазана" по сфере с радиусом R: Мы можем принять уловить часть этой энергии, излучаемой в секторе β, если соберем ее с площади S. Для этого нам нужна антенна с эффективной площадью раскрыва равной S. Очевидно, что при увеличении расстояния R, увеличивается разбухает сфера R и, соответственно, площадь S и нам понадобится более эффективная антенна. По представлениям современной физики электромагнитная волна является одновременно и частицей — фотоном. Чем больше эффективная площадь раскрыва антенны — тем больше фотонов она может поймать и использовать их энергию для возбуждения электрического тока.

По сути мы просто имеем дело с законом сохранения энергии. Поэтому, если вы увидели рекламу сверхэффективных антенн малых размеров (в сравнении с длиной волны) — знайте — это чистой воды развод и шарлатанство. Часто можно столкнуться с псевдонаучными теориями, которые пытаются обойти закон сохранения энергии. К делу привлекаются различные торсионные, информационные поля, эфир, астрал и т. д. С таким подходом можно доказать и опровергнуть что угодно. Ну а если в рекламе утверждается, что антенна покрыта каким то специальным «наноматериалом» к которому «липнут», или по которому «скользят» радиоволны, то это рассчитано уже на полных лохов. Мы с вами не такие. Не так ли, уважаемый аноним?

Большинство антенн, описанных на этом сайте относятся к категории резонансных. Это значит, что необходимо строго выдерживать размеры элементов относительно длины волны для получения эффекта резонанса. Как же тогда увеличивать пресловутую «площадь»? Это достигается путем соединения антенн в стек — синфазную решетку. По этому принципу работают сложные панельные антенны, собранные из множества патчей и более простые — антенна Харченко, Амос и др.

И в заключении... Законы природы не обманешь, поэтому покупайте и изготавливайте полноценные антенны, ловите фотоны от своей вышки и наслаждайтесь быстрым интернетом или цифровым телевидением. Эфир, астрал и заклинание нано-духов вам в этом деле не помогут.

Ссылки по теме:

1. http://dl2kq.de - О EH-антенне, мифы и реальность;
2. http://tvantenna.com.ua - Один из примеров недостоверной рекламы антенны (завышено усиление);
3. http://lurkmore.com - Торсионные поля - вынос мозга!

Похожие материалы:

1. Об эфире.
2. Линии передачи.