Для кращого розуміння роботи цієї антени, прочитайте уважно цю статтю.
Я зробив її переклад. Вона була написана Пітером для Датського аматорського журналу Electron та була опублікована в січні 2014 року.
Основи антени MiniWhip, Pieter-Tjerk de Boer, PA3FWM
Відома активна антена для діапазонів LF, MF та HF - це "MiniWhip", розроблена PA0RDT. Про те, як працює ця антена, було висловлено багато ідей та непорозумінь. У цій статті я сподіваюся пролити світло на це, використовуючи деяку елементарну теорію.
Mini Whip
На малюнку зображено ескіз типового встановлення MiniWhip. Він складається з щогли заввишки декілька метрів, в ідеалі у відкритому полі, зверху - невелика металева пластина та підсилювач у пластиковому корпусі (власне MiniWhip). Коаксіальний кабель проходить від MiniWhip вниз по щоглі до приймача. Зараз ми вважаємо, що щогла є провідною і заземленою, але згодом ми побачимо, що станеться, якщо це не так. Підсилювач є підсилювачем по напрузі з дуже високим вхідним опором, щоб узгодитити металеву пластину, і низьким вихідним опором, щоб можна було доставити достатню потужність коаксіальним кабелем хвильовим опором 50 Ом. Ідея полягає в тому, що металева пластина "вимірює" електричне поле за своїм розташуванням і надсилає сигнал через коаксіальний кабель до приймача.
Принцип роботи та електричне поле
Давайте зробимо наступні припущення: висота щогли невелика в порівнянні з довжиною хвилі, а сигнал, що приймається, вертикально поляризований. Це обґрунтовані припущення: MiniWhip часто рекламується як антена для LF та MF (вони мають довжину хвиль у сотні метрів), і ці сигнали переважно вертикально поляризовані (через вплив землі, яка проводить). При більш високих частотах HF ці припущення стають менш реалістичними, залежно від висоти щогли.
Такий вертикально поляризований радіосигнал виробляє вертикальні лінії поля в області навколо антени, і як наслідок, так звані еквіпотенціальні поверхні (поверхні, на яких потенціал, тобто напруга відносно землі, скрізь однакова). Металева пластина в MiniWhip буде мати такий же потенціал, як і еквіпотенціальна поверхня, що перетинає її.
Однак підсилювач у MiniWhip не просто підключений до металевої пластини, а й до заземленої щогли, адже вона провідна. Якщо бути більш точним: підсилювач вимірює різницю потенціалів між пластиною і щоглою, і застосовує цю саму різницю потенціалів між екраном і центральним провідником коаксіального кабелю. Це має вирішальне значення: сигнал, який потрапляє в приймач, полягає в різниці потенціалів між пластиною і щоглою.
Наскільки велика ця різниця потенціалів? Найпростіші міркування говорять про те, що пластина має такий же потенціал, що і поле на кілька метрів над землею (висота щогли), а сама щогла знаходиться на земляному потенціалі (тому що її нижній кінець заземлений). Однак це спрощення. Якщо вся щогла знаходиться в потенціалі землі, лінії потенціалу не можуть перетнути її, і, таким чином, повинні бути викривлені.
Цей малюнок показує, як виглядають спотворені лініїі. Чорна лінія внизу позначає землю. На ній стоїть (досить товста, циліндрична) щогла, а над нею знаходиться металева пластина MiniWhip, обидва також показані чорним кольором. Червоні лінії - це еквіпотенціальні поверхні, а точніше, прорізи через них. Кожному з цих ліній відповідає потенціал, виражений у вольтах: напруга цієї еквіпотенціальної поверхні визначається відносно землі. Земля і щогла самі є потенціалом землі, скажімо, 0 вольт. Найнижча червона лінія може мати потенціал, наприклад, в 1 мкВ, наступна в 2 мкВ.
Далеко від щогли еквіпотенціальні лінії / поверхні майже горизонтальні, як можна було б очікувати для вертикально поляризованого електричного поля. Навколо щогли вони спотворені, тому що щогла є потенціалом землі. А також навколо металевої пластини лінії спотворюються, тому що потенціал на провіднику скрізь однаковий. Але насправді спотворення не надто погане; у металевої пластини потенціал навряд чи інший, ніж далеко від щогли на однаковій висоті. Подальші розрахунки показують, що спотворення зменшується, коли щогла стає тоншою.
Ізольована щогла
Що робити, якщо щогла є діелектричною ? Підсилювач все одно вимірюватиме різницю потенціалів між пластиною та "землею" підсилювача. Якщо щогла не є електропровідною, то єдине, що з'єднує з землею - це екран коаксіального кабелю. У такому випадку різниця потенціалів буде вимірюватися між пластиною і тим, до чого йде цей екран кабелю. Якщо кабельний екран міцно з'єднаний із землею десь далі, він буде працювати так само добре, як і із заземленою щоглою. Але якщо екран не заземлений, заходить в будинок і з'єднується там із "брудним" заземленням (наприклад, захисним заземленням електромережі), ну тоді весь шум на цьому брудному заземленні сприятиме різниці потенціалів на вході підсилювача, і таким чином опиниться в приймачі. Звідси слідує необхідність у хорошому заземленні.
Можливо, у вас виникне ідея замінити коаксіальний кабель оптоволокном. Це дозволило б усунути весь шум, що надходить у підсилювач через коаксіальний кабель. Але без будь-якого провідного з'єднання ззовні, вся схема буде мати однаковий потенціал, тому отриманий сигнал не спричинить різниці потенціалів, які можна передавати на приймач. Як наслідок, нічого не буде прийнято. PA0RDT нещодавно спробував це на практиці і повідомив про це у списку розсилки RSGB-LF: дійсно, він нічого не прийняв на такий варіант підключення антени.
Поляризація
Ще один цікавий експеримент PA0RDT полягав у тому, щоб антену розмістити не вертикально, а горизонтально, при цьому коаксіальний кабель також розміщено горизонтально. Він зробив це таким чином, що металева пластина в будь-якому випадку опинилася на одному і тому ж місці, і помітив, що прийом вертикально поляризованого сигналу MF однаково сильний. На перший погляд, це говорить про те, що антена не поляризована: прийом однаковий, навіть незважаючи на те, що вся конструкція змінила своє положення з вертикалі на горизонталь.
Однак цей висновок невірний. Підсилювач як і раніше вимірює різницю потенціалів між пластиною і коаксіальним екраном (який, імовірно, десь заземлений, можливо, через електромережу). Отже, різниця потенціалів все ще вимірюється між пластиною (яка знову знаходиться на тому самому місці) і землею (яка також не змінилася), тому слід очікувати, що отриманий сигнал однаковий. Незалежно від того, чи йде заземлення вертикально вниз або приймає частково горизонтальне положення, значення не має, якщо довжина горизонтальної частини коротка порівняно з довжиною хвилі.
Металева пластина
Більшість активних антен електричного поля не використовують, як MiniWhip, металеву пластину, а використовують телескоп довжиною близько метра. Це не має суттєвої різниці для роботи таких антен. Такий телескоп, якщо він короткий порівняно з довжиною хвилі, припускатиме середній потенціал його оточення, в цьому випадку потенціал приблизно на півметра вище від вершини щогли. Ця додаткова висота в півметра навряд чи вплине на різницю потенціалів на землю.
Однак є ще одна важлива відмінність, а саме ємність пластини або телескопу. Телескоп має ємність майже 10 пФ на метр довжини, і трохи залежить від його товщини. Кругла металева пластина має ємність близько 0,35 пФ на діаметр см (пропорційна діаметру кола, а не площі, як можна було очікувати). Я не знайшов формули прямокутної пластини, але форма не повинна мати надто велике значення, тому типовий MiniWhip має близько 2 пФ ємності пластини. Ця ємність є важливою, оскільки разом із вхідною ємністю підсилювача вона утворює ємнісний дільник напруги. Якщо ємність пластини або телескопу менша менша, при підключенні підсилювача отрмується менше напруги.
Направленість
Перш ніж ми зможемо сказати що-небудь про направленість антени, добре детальніше ознайомитися з тим, що визначає "напрямок" радіосигналу. На малюнку зображено вертикально поляризовану передавальну антену, а лінії електричного та магнітного поля, що виробляються цією антеною на великій відстані (так зване далеке поле). Ми бачимо, що електричні лінії поля вертикальні, не дивно, оскільки електричне поле викликане, напр. верхня половина диполя заряджається позитивно, а нижня половина негативно (або навпаки, через пів періоду). Ми також бачимо, що лінії магнітного поля є горизонтальними, утворюючи велике коло навколо антени; цього можна також очікувати, оскільки ми знаємо, що лінії магнітного поля утворюють кола навколо проводу, що проводить струм.
На малюнку також зображений так званий вектор Пойтінга. Він названий на честь англійського фізика Ж.Х. Пойтінга і вказує напрямок, в якому поширюється хвиля. Математично це задається так званим зовнішньою взаємодією векторів електричного та магнітного поля. Його напрямок можна визначити, повернувши ліву руку таким чином, щоб лінії магнітного поля заходили в долоню, а пальці були б вирівняні з лініями електричного поля; тоді великий палець вказує напрямок вектора Пойнтінга.
Як антена може бути більш чутливою до сигналів з одного напрямку, ніж з іншого? Якби антена могла безпосередньо відчути вектор Пойнтінга, це було б легко, оскільки цей вектор вказує безпосередньо напрям поширення хвилі. На жаль, антени не реагують на вектор Пойнтінга, а лише на електричне та/або магнітне поле.
Перший спосіб, коли антена може мати спрямовану чутливість, - це вимірювання електричного чи магнатичного поля в декількох місцях та "порівняння" фази сигналу в цих місцях. Це відбувається, напр. в антені Ягі: сигнал, який надходить прямо вперед, на перший директор, доходить до активного елемента. Однак для малих антен цей принцип не працює: якщо антена мала порівняно з довжиною хвилі, сигнал надходить майже одночасно скрізь на всі елементи в антені, і тому не дає значної різниці фаз.
Направленість малих антен
Щоб мала антена була чутливою до напряму, єдина можливість - використовувати напрямок самих ліній електричного та магнітного поля. На жаль, вони не завжди розкривають напрямок, з якого надходить сигнал.
Розглянемо вертикально поляризоване поле на попередньому малюнку. Лінії електричного поля в місці приймача вертикальні, незалежно від того, де знаходиться передавач - з ліва чи з права, попереду чи ззаду. Таким чином, ми не можемо зробити висновок з електричного поля, з якого напрямку надходить сигнал. (Ну, ми можемо зробити висновок, що сигнал надходить горизонтально, а не вертикально. Але зазвичай це не так цікаво.)
На відміну від цього, лінії магнітного поля щось говорять нам про напрямок. Якщо передавач знаходиться на захід від нас, тоді лінії магнітного поля йдуть у напрямку північ-південь. Якщо передавач знаходиться на північ від нас, лінії магнітного поля йдуть на схід-захід. Але це не однозначно: якби передавач знаходився на південь від нас, лінії магнітного поля також би йшли на схід-захід. Іншими словами: у випадку вертикально поляризованого сигналу лінії магнітного поля говорять нам, з якого напрямку йде сигнал, хоча і з невизначеністю в 180 градусів. І це, звичайно, добре відомо з портативних радіоприймачів із вбудованою феритовою стрижневою антеною: така антена є чутливою до напрямку, але якщо повернути її на 180 градусів, прийом не змінюється.
Мисливці на лисиць / учасники ARDF на 80 метрах також використовують феритові антени, які реагують на напрям ліній магнітного поля. Щоб вирішити двозначність на 180 градусів, у цих приймачах часто є додаткова «антена чуття»: телескоп, який відповідає на електричне поле. Як зазначалося раніше, це поле нічого не говорить про напрямок сигналу, але воно може вирішити 180-градусну двозначність магнітних полів: залежно від напрямку електричний сигнал знаходиться у фазі або на 180 градусів поза фазою з магнітним сигналом .
Досі всі міркування стосувалися вертикально поляризованих сигналів. Для горизонтально поляризованих сигналів ситуація зворотна: лінії електричного поля бігають горизонтально і розкривають напрямок, а магнітне поле - вертикальне і нічого не говорить про напрямок.
Направленість MiniWhip
А як щодо MiniWhip? Ми вже бачили, що вона відповідає на електричну складову вертикально поляризованого сигналу, і що вона невелика порівняно з довжиною хвилі. Тоді можливий лише один висновок: вона не спрямована, тобто всенаправлена.
Однак MiniWhip не буде реагувати на сигнали, що надходять прямо зверху. Такі сигнали мають горизонтальні лінії електричного та магнітного поля, і тоді ця антена нічого не приймає. Це досить помітно в моєму WebSDR в університеті Твенте. Іноді голландські користувачі скаржаться, що його антена погана, оскільки вони не чують голландських станцій на 80 м занадто добре; але ці сигнали відштовхуються від іоносфери майже вертикально.
Деякі люди припускають, що для отримання сигналів, що надходять прямо зверху, слід встановити пластину горизонтально. Це не спрацює: MiniWhip все одно вимірюватиме різницю потенціалів між пластиною та землею, а для сигналів прямо-таки різниця дорівнює 0.
Висновки
Що можна зробити з усієї цієї теорії?
MiniWhip вертикально поляризований.
Важливе заземлення: якщо антена заземлена лише в будинку за допомогою коаксіального кабелю, може прийматися багато шуму. Між іншим, заземлення не повинно бути гальванічним: великий шматок металу, навіть якщо він не з'єднаний безпосередньо із землею, може мати достатню ємність, щоб служити заземленням.
Сила прийнятого сигналу прямо пропорційна висоті антени над землею, доки це мала довжина хвилі.
Якщо щогла є електропровідною, пластина антени, звичайно, повинна встановлюватися вище щогли.
Антена всенаправлена, за винятком прийому сигналів прямо згори.
Орієнтація або форма металевої пластини не мають значення; це справедливо і для телескопа у випадку активних антен на телескопах.
Хто осилив цей матеріал до кінця - справжній молодець ! До зустрічі в третій частині. Там вже буде трішки фотографій як це практично зроблено в мене.
73 ! de UT2YR
Я зробив її переклад. Вона була написана Пітером для Датського аматорського журналу Electron та була опублікована в січні 2014 року.
Основи антени MiniWhip, Pieter-Tjerk de Boer, PA3FWM
Відома активна антена для діапазонів LF, MF та HF - це "MiniWhip", розроблена PA0RDT. Про те, як працює ця антена, було висловлено багато ідей та непорозумінь. У цій статті я сподіваюся пролити світло на це, використовуючи деяку елементарну теорію.
Mini Whip
На малюнку зображено ескіз типового встановлення MiniWhip. Він складається з щогли заввишки декілька метрів, в ідеалі у відкритому полі, зверху - невелика металева пластина та підсилювач у пластиковому корпусі (власне MiniWhip). Коаксіальний кабель проходить від MiniWhip вниз по щоглі до приймача. Зараз ми вважаємо, що щогла є провідною і заземленою, але згодом ми побачимо, що станеться, якщо це не так. Підсилювач є підсилювачем по напрузі з дуже високим вхідним опором, щоб узгодитити металеву пластину, і низьким вихідним опором, щоб можна було доставити достатню потужність коаксіальним кабелем хвильовим опором 50 Ом. Ідея полягає в тому, що металева пластина "вимірює" електричне поле за своїм розташуванням і надсилає сигнал через коаксіальний кабель до приймача.
Принцип роботи та електричне поле
Давайте зробимо наступні припущення: висота щогли невелика в порівнянні з довжиною хвилі, а сигнал, що приймається, вертикально поляризований. Це обґрунтовані припущення: MiniWhip часто рекламується як антена для LF та MF (вони мають довжину хвиль у сотні метрів), і ці сигнали переважно вертикально поляризовані (через вплив землі, яка проводить). При більш високих частотах HF ці припущення стають менш реалістичними, залежно від висоти щогли.
Такий вертикально поляризований радіосигнал виробляє вертикальні лінії поля в області навколо антени, і як наслідок, так звані еквіпотенціальні поверхні (поверхні, на яких потенціал, тобто напруга відносно землі, скрізь однакова). Металева пластина в MiniWhip буде мати такий же потенціал, як і еквіпотенціальна поверхня, що перетинає її.
Однак підсилювач у MiniWhip не просто підключений до металевої пластини, а й до заземленої щогли, адже вона провідна. Якщо бути більш точним: підсилювач вимірює різницю потенціалів між пластиною і щоглою, і застосовує цю саму різницю потенціалів між екраном і центральним провідником коаксіального кабелю. Це має вирішальне значення: сигнал, який потрапляє в приймач, полягає в різниці потенціалів між пластиною і щоглою.
Наскільки велика ця різниця потенціалів? Найпростіші міркування говорять про те, що пластина має такий же потенціал, що і поле на кілька метрів над землею (висота щогли), а сама щогла знаходиться на земляному потенціалі (тому що її нижній кінець заземлений). Однак це спрощення. Якщо вся щогла знаходиться в потенціалі землі, лінії потенціалу не можуть перетнути її, і, таким чином, повинні бути викривлені.
Цей малюнок показує, як виглядають спотворені лініїі. Чорна лінія внизу позначає землю. На ній стоїть (досить товста, циліндрична) щогла, а над нею знаходиться металева пластина MiniWhip, обидва також показані чорним кольором. Червоні лінії - це еквіпотенціальні поверхні, а точніше, прорізи через них. Кожному з цих ліній відповідає потенціал, виражений у вольтах: напруга цієї еквіпотенціальної поверхні визначається відносно землі. Земля і щогла самі є потенціалом землі, скажімо, 0 вольт. Найнижча червона лінія може мати потенціал, наприклад, в 1 мкВ, наступна в 2 мкВ.
Далеко від щогли еквіпотенціальні лінії / поверхні майже горизонтальні, як можна було б очікувати для вертикально поляризованого електричного поля. Навколо щогли вони спотворені, тому що щогла є потенціалом землі. А також навколо металевої пластини лінії спотворюються, тому що потенціал на провіднику скрізь однаковий. Але насправді спотворення не надто погане; у металевої пластини потенціал навряд чи інший, ніж далеко від щогли на однаковій висоті. Подальші розрахунки показують, що спотворення зменшується, коли щогла стає тоншою.
Ізольована щогла
Що робити, якщо щогла є діелектричною ? Підсилювач все одно вимірюватиме різницю потенціалів між пластиною та "землею" підсилювача. Якщо щогла не є електропровідною, то єдине, що з'єднує з землею - це екран коаксіального кабелю. У такому випадку різниця потенціалів буде вимірюватися між пластиною і тим, до чого йде цей екран кабелю. Якщо кабельний екран міцно з'єднаний із землею десь далі, він буде працювати так само добре, як і із заземленою щоглою. Але якщо екран не заземлений, заходить в будинок і з'єднується там із "брудним" заземленням (наприклад, захисним заземленням електромережі), ну тоді весь шум на цьому брудному заземленні сприятиме різниці потенціалів на вході підсилювача, і таким чином опиниться в приймачі. Звідси слідує необхідність у хорошому заземленні.
Можливо, у вас виникне ідея замінити коаксіальний кабель оптоволокном. Це дозволило б усунути весь шум, що надходить у підсилювач через коаксіальний кабель. Але без будь-якого провідного з'єднання ззовні, вся схема буде мати однаковий потенціал, тому отриманий сигнал не спричинить різниці потенціалів, які можна передавати на приймач. Як наслідок, нічого не буде прийнято. PA0RDT нещодавно спробував це на практиці і повідомив про це у списку розсилки RSGB-LF: дійсно, він нічого не прийняв на такий варіант підключення антени.
Поляризація
Ще один цікавий експеримент PA0RDT полягав у тому, щоб антену розмістити не вертикально, а горизонтально, при цьому коаксіальний кабель також розміщено горизонтально. Він зробив це таким чином, що металева пластина в будь-якому випадку опинилася на одному і тому ж місці, і помітив, що прийом вертикально поляризованого сигналу MF однаково сильний. На перший погляд, це говорить про те, що антена не поляризована: прийом однаковий, навіть незважаючи на те, що вся конструкція змінила своє положення з вертикалі на горизонталь.
Однак цей висновок невірний. Підсилювач як і раніше вимірює різницю потенціалів між пластиною і коаксіальним екраном (який, імовірно, десь заземлений, можливо, через електромережу). Отже, різниця потенціалів все ще вимірюється між пластиною (яка знову знаходиться на тому самому місці) і землею (яка також не змінилася), тому слід очікувати, що отриманий сигнал однаковий. Незалежно від того, чи йде заземлення вертикально вниз або приймає частково горизонтальне положення, значення не має, якщо довжина горизонтальної частини коротка порівняно з довжиною хвилі.
Металева пластина
Більшість активних антен електричного поля не використовують, як MiniWhip, металеву пластину, а використовують телескоп довжиною близько метра. Це не має суттєвої різниці для роботи таких антен. Такий телескоп, якщо він короткий порівняно з довжиною хвилі, припускатиме середній потенціал його оточення, в цьому випадку потенціал приблизно на півметра вище від вершини щогли. Ця додаткова висота в півметра навряд чи вплине на різницю потенціалів на землю.
Однак є ще одна важлива відмінність, а саме ємність пластини або телескопу. Телескоп має ємність майже 10 пФ на метр довжини, і трохи залежить від його товщини. Кругла металева пластина має ємність близько 0,35 пФ на діаметр см (пропорційна діаметру кола, а не площі, як можна було очікувати). Я не знайшов формули прямокутної пластини, але форма не повинна мати надто велике значення, тому типовий MiniWhip має близько 2 пФ ємності пластини. Ця ємність є важливою, оскільки разом із вхідною ємністю підсилювача вона утворює ємнісний дільник напруги. Якщо ємність пластини або телескопу менша менша, при підключенні підсилювача отрмується менше напруги.
Направленість
Перш ніж ми зможемо сказати що-небудь про направленість антени, добре детальніше ознайомитися з тим, що визначає "напрямок" радіосигналу. На малюнку зображено вертикально поляризовану передавальну антену, а лінії електричного та магнітного поля, що виробляються цією антеною на великій відстані (так зване далеке поле). Ми бачимо, що електричні лінії поля вертикальні, не дивно, оскільки електричне поле викликане, напр. верхня половина диполя заряджається позитивно, а нижня половина негативно (або навпаки, через пів періоду). Ми також бачимо, що лінії магнітного поля є горизонтальними, утворюючи велике коло навколо антени; цього можна також очікувати, оскільки ми знаємо, що лінії магнітного поля утворюють кола навколо проводу, що проводить струм.
На малюнку також зображений так званий вектор Пойтінга. Він названий на честь англійського фізика Ж.Х. Пойтінга і вказує напрямок, в якому поширюється хвиля. Математично це задається так званим зовнішньою взаємодією векторів електричного та магнітного поля. Його напрямок можна визначити, повернувши ліву руку таким чином, щоб лінії магнітного поля заходили в долоню, а пальці були б вирівняні з лініями електричного поля; тоді великий палець вказує напрямок вектора Пойнтінга.
Як антена може бути більш чутливою до сигналів з одного напрямку, ніж з іншого? Якби антена могла безпосередньо відчути вектор Пойнтінга, це було б легко, оскільки цей вектор вказує безпосередньо напрям поширення хвилі. На жаль, антени не реагують на вектор Пойнтінга, а лише на електричне та/або магнітне поле.
Перший спосіб, коли антена може мати спрямовану чутливість, - це вимірювання електричного чи магнатичного поля в декількох місцях та "порівняння" фази сигналу в цих місцях. Це відбувається, напр. в антені Ягі: сигнал, який надходить прямо вперед, на перший директор, доходить до активного елемента. Однак для малих антен цей принцип не працює: якщо антена мала порівняно з довжиною хвилі, сигнал надходить майже одночасно скрізь на всі елементи в антені, і тому не дає значної різниці фаз.
Направленість малих антен
Щоб мала антена була чутливою до напряму, єдина можливість - використовувати напрямок самих ліній електричного та магнітного поля. На жаль, вони не завжди розкривають напрямок, з якого надходить сигнал.
Розглянемо вертикально поляризоване поле на попередньому малюнку. Лінії електричного поля в місці приймача вертикальні, незалежно від того, де знаходиться передавач - з ліва чи з права, попереду чи ззаду. Таким чином, ми не можемо зробити висновок з електричного поля, з якого напрямку надходить сигнал. (Ну, ми можемо зробити висновок, що сигнал надходить горизонтально, а не вертикально. Але зазвичай це не так цікаво.)
На відміну від цього, лінії магнітного поля щось говорять нам про напрямок. Якщо передавач знаходиться на захід від нас, тоді лінії магнітного поля йдуть у напрямку північ-південь. Якщо передавач знаходиться на північ від нас, лінії магнітного поля йдуть на схід-захід. Але це не однозначно: якби передавач знаходився на південь від нас, лінії магнітного поля також би йшли на схід-захід. Іншими словами: у випадку вертикально поляризованого сигналу лінії магнітного поля говорять нам, з якого напрямку йде сигнал, хоча і з невизначеністю в 180 градусів. І це, звичайно, добре відомо з портативних радіоприймачів із вбудованою феритовою стрижневою антеною: така антена є чутливою до напрямку, але якщо повернути її на 180 градусів, прийом не змінюється.
Мисливці на лисиць / учасники ARDF на 80 метрах також використовують феритові антени, які реагують на напрям ліній магнітного поля. Щоб вирішити двозначність на 180 градусів, у цих приймачах часто є додаткова «антена чуття»: телескоп, який відповідає на електричне поле. Як зазначалося раніше, це поле нічого не говорить про напрямок сигналу, але воно може вирішити 180-градусну двозначність магнітних полів: залежно від напрямку електричний сигнал знаходиться у фазі або на 180 градусів поза фазою з магнітним сигналом .
Приємним застосуванням цих принципів є направлений довгохвильовий приймач DF6NM. Він використовує дві магнітні антени під кутом 90 градусів для визначення напрямку сигналу та електричну антену для вирішення двозначності 180 градусів. Він використовує ці дані для створення діаграми водоспаду, в якій колір вказує напрямок.
Досі всі міркування стосувалися вертикально поляризованих сигналів. Для горизонтально поляризованих сигналів ситуація зворотна: лінії електричного поля бігають горизонтально і розкривають напрямок, а магнітне поле - вертикальне і нічого не говорить про напрямок.
Направленість MiniWhip
А як щодо MiniWhip? Ми вже бачили, що вона відповідає на електричну складову вертикально поляризованого сигналу, і що вона невелика порівняно з довжиною хвилі. Тоді можливий лише один висновок: вона не спрямована, тобто всенаправлена.
Однак MiniWhip не буде реагувати на сигнали, що надходять прямо зверху. Такі сигнали мають горизонтальні лінії електричного та магнітного поля, і тоді ця антена нічого не приймає. Це досить помітно в моєму WebSDR в університеті Твенте. Іноді голландські користувачі скаржаться, що його антена погана, оскільки вони не чують голландських станцій на 80 м занадто добре; але ці сигнали відштовхуються від іоносфери майже вертикально.
Деякі люди припускають, що для отримання сигналів, що надходять прямо зверху, слід встановити пластину горизонтально. Це не спрацює: MiniWhip все одно вимірюватиме різницю потенціалів між пластиною та землею, а для сигналів прямо-таки різниця дорівнює 0.
Висновки
Що можна зробити з усієї цієї теорії?
MiniWhip вертикально поляризований.
Важливе заземлення: якщо антена заземлена лише в будинку за допомогою коаксіального кабелю, може прийматися багато шуму. Між іншим, заземлення не повинно бути гальванічним: великий шматок металу, навіть якщо він не з'єднаний безпосередньо із землею, може мати достатню ємність, щоб служити заземленням.
Сила прийнятого сигналу прямо пропорційна висоті антени над землею, доки це мала довжина хвилі.
Якщо щогла є електропровідною, пластина антени, звичайно, повинна встановлюватися вище щогли.
Антена всенаправлена, за винятком прийому сигналів прямо згори.
Орієнтація або форма металевої пластини не мають значення; це справедливо і для телескопа у випадку активних антен на телескопах.
Хто осилив цей матеріал до кінця - справжній молодець ! До зустрічі в третій частині. Там вже буде трішки фотографій як це практично зроблено в мене.
73 ! de UT2YR
Комментариев нет:
Отправить комментарий