"Радио Всем", №15, май, 1930 год, стр. 368-370

И. ПРАСОЛОВ и А.СТЕНИПАНИН

СИЛА ПОЛЯ И СИЛА ПРИЕМА

Итак, мы установили, что сила приема зависит от величины напряжений, создаваемых на зажимах приемного контура сигналами передающей станции, т. е. от напряженности электрического поля передатчика и высоты приемной антенны. Однако это будет правильно только при радиотелеграфной передаче. В случае же радиотелефонии сила приема зависит также и от глубины модуляции. Приведенные нами ранее цифры напряжений, необходимых для того или другого приема, относятся к случаю нормальной для радиовещательной станции глубины модуляции (порядка 40—50%).

Для того чтобы радиолюбитель мог воспользоваться приведенными нами сведениями и указаниями для расчета дальности действия той или другой станции, он должен располагать данными относительно действующей высоты передающей антенны и силы тока в ней. Эти сведения о крупнейших наших станциях мы приводим ниже, но прежде остановимся на одном неясном для некоторых любителей вопросе, о мощности станции.

Очень часто, в этом мы убедились за продолжительное время нашей работы в провинции, перед радиолюбителем возникают вопросы: «Почему, например, Опытный передатчик НКПТ слышен громче ст. им. Коминтерна, в то время как его мощность в 2 раза меньше?» Или — «Как понимать мощности, указанные в радиовещательных программах», и т. д.

Разъяснить эти недоразумения мы и попытаемся сейчас.

Из электротехники известно, что мощность (W) выражается или как произведение силы тока (I) на напряжение (V), или, что то же, как квадрат силы тока на сопротивление (R), т. е.

W = JE = J²R

(ибо по закону Ома J = E/R, откуда Е = JR).

Подобно этому в мощность в антенне передающей радиостанции выражается формулой:

W_A = J_A²R_A,

где W_A — мощность в антенне в ваттах, J_A — сила тока в пучности антенны (т. е. там, где ток в антенне наибольший, т. е. у заземления) в амперах и R_A — полное сопротивление антенны в омах.

Эта мощность обычно указывается в программах радиовещательных станций. Например мощность в антенне для ст. имени Коминтерна составляет 40 клв.; «Опытного передатчика» — 20 клв; ст. им. Попова — 40 клв; ст. ВЦСПС — 100 клв. и т. д.

Мощность в антенне W_A можно рассматривать состоящей из двух частей: мощности излучения W_ε, т. е. мощности, излучаемой в пространство в виде электромагнитных волн, и второй «мощности потерь» W_Ω, превращающейся в тепло в самой антенне передающей радиостанции и окружающих ее предметах, т. е. теряющейся бесполезно.

Таким образом

W_A = W_ε + W_Ω

Каждую из этих мощностей можно выразить так же, как это мы делали для мощности в антенне:

W_ε = J_A²R_ε

W_Ω = J_A²R_Ω,

где

W_ε и W_Ω — вышеупомянутые мощности в ваттах,

J_A — та же самая сила тока в антенне в амперах,

R_ε — сопротивление излучения в омах,

R_Ω — эквивалентное сопротивление потерь в омах.

Это эквивалентное сопротивление потерь весьма трудно определить, — следовательно, трудно определить и мощность W_Ω по уравнению W_Ω = J_A²R_Ω. Поэтому поступают иначе. Теория дает формулу для определения сопротивления излучения

где

R_ε — сопротивление излучения в омах,

h_g — действующая высота антенны передатчика в метрах,

λ — волна передатчика в метрах.

Зная J_A, h_g, λ, уже легко определить по вышеприведенным формулам мощность излучения, особенно важную для радиолюбителя, ибо эта мощность характеризует громкость передающей станции.

После того, как мы нашли мощность излучения W_ε, легко найти ту мощность, которая теряется в сети (антенне) и около сети передатчика.

Она будет:

W_Ω = W_A — W_ε

(поделив все части равенства на J_A², получим: R_Ω = R_A — R_ε).

Теперь имеем все нужные для расчета формулы.

Подсчитаем для примера мощность двух весьма популярных в Союзе станций: ст. им. Коминтерна и «Опытного передатчика НКПТ» (в то время, когда он работал на волне 825 м).

Станция им. Коминтерна имеет данные:

длину волны λ = 1481 м; ток в антенне J_A = 53 амп., действующую высоту hg = 92,5 мтр. Зная эти данные, найдем сопротивление излучения по формуле:

А зная его, найдем и мощность излучения:

W_ε = J_A²R_ε = 53² · 6,24 = 17528 ватт = 17,53 киловатт.

(1 000 ватт = 1 киловатту)

То же проделаем и в отношении «Опытного передатчика». Для него имеем:

λ = 825 м, J_A = 27 амп.; hg = 97,7 м

W_ε = 27² · 22,44 = 16349 ватт = 16,35 киловатт.

Из этих двух примеров можно вывести ряд весьма важных заключений. Во-первых, сопротивление излучения тем больше, чем больше действующая высота и чем короче волна.

Это же относится и к мощности излучения с той оговоркой, что она еще, кроме того, тем больше, чем больше сила тока в антенне. Во-вторых, результат показывает, что мощность излучения ст. имени Коминтерна почти равна мощности излучения Опытного передатчика, — следовательно, нет ничего удивительного в том, что он слышен почти так же, в особенности на близких расстояниях, как и cт. им. Коминтерна.

Можно произвести также и обратный расчет — по мощности излучения передающей станции, ее волне и размерам можно определить силу тока в передающей антенне, знать которую необходимо для подстановки в основную формулу радиопередачи.

Однако для того, чтобы избавить любителя от этих предварительных расчетов, мы приводим все сведения о наиболее популярных советских радиовещательных станциях.

Примечание.

Ввиду некоторых переделок прошедшей осенью (1929 г.) ст. им. Коминтерна работала мощностью в антенне меньшей чем 40 клв. (WA ≈ 25 к.). (В программах это не отмечалось.) В ближайшем будущем, после перехода на новые лампы, эта станция сможет работать при мощности в антенне W_A ≈ 36—39 клв.

Станция ВЦСПС может работать мощностью в антенне и W_A = 100 клв. и W_A = 75 клв. Здесь подсчитана мощность излучения W_ε = 76,49 клв. для того случая, когда эта станция работает при W_A = 100 клв.

Пользуясь этими данными и сведениями, приведенными нами ранее, радиолюбитель сможет произвести расчеты по основной формуле радиопередачи и определить дальность действия той или иной станции или же оценить возможную слышимость этой станции в данном пункте.

Однако для приблизительной ориентировки можно, не производя этих расчетов, определить дальность действия некоторых станций, сила поля которых систематически измерялась.

Приведенные нами ранее экспериментальные кривые и принятые нормы уверенного, среднего и неуверенного приема дают возможность определить границы слышимости той или мной станции. Кроме того для радиостанций, находящихся в подходящих условиях климата, почвы, земной поверхности и имеющих близкие мощности излучения к мощностям излучения, указанным в приведенной ниже таблице, можно по аналогии оценить, как та или другая станция будет приниматься в данном месте. Это же положение остается верным и для заграничных станций. Необходимо оговориться, что выше мы указывали, как можно подсчитать все нужные величины достаточно точно. Здесь же мы стремимся дать возможность ориентироваться радиолюбителю. Не зная мощности излучения определенной станции, в крайнем случае можно ориентироваться, подбирая близкую по мощности станцию и по мощности в антенне (т. е. тем мощностям, которые по большей части и указаны в радиовещательных программах).

Примечание.

Для Опытного передатчика кривой нет, ибо измерения его производились нерегулярно и случайно. Цифры даны приблизительные.

Из таблицы № 3 мы видим, что мощности излучения ст. им. Коминтерна, Опытного передатчика, Ленинградской станции приблизительно одинаковы. Кроме того, как мы уже указывали, чем короче волна, тем больше R_ε и следовательно тем больше W_ε при прочих равных условиях. Таблица же № 4 однако как бы противоречит этим выводам.

Из этой таблицы, например, следует, что Ленинградская станция, имея мощность излучения W_ε = 18,05 клв., слышна уверенно на детектор на расстоянии d = до 260 км, в то время как ст. им. Коминтерна, имея W_ε = 17,63 клв., слышна также уверенно на расстоянии d = до 310 км, т. е. почти на 50 км дальше.

Это легко объяснить, если продумать все то, что до сих пор излагалось нами по вопросу о радиопередаче.

Из основной формулы радиопередачи (формулы Austin или из предложенной нами формулы) следует, что при более коротких волнах, «поглощение» эл.-магнитной энергии происходит сильнее в зависимости от расстояния, чем при волнах более длинных. Ст. Ленинградская имеет λ = 1000 м, а ст. им. Коминтерна — λ = 1481 м, и поэтому ее энергия поглощается сильнее, а дальность действия ее меньше.

Наконец, в заключение, несколько слов о железных антеннах. Сопротивление железной антенны больше, чем медной, следовательно, прием будет несколько слабее, ибо сила тока в приемной антенне будет меньше.

Однако из этого не следует, что железной антенны применять нельзя. Там, где сила приема достаточно велика, вы можете применить железную антенну с успехом и даже не будете замечать (ухом) никакой разницы.

В гораздо более широких пределах имеют возможность употреблять железную антенну ламповики.

Вообще же можно рекомендовать радиолюбителям без особого ущерба заменять медный провод железным проводом, медный канатик железным канатиком на расстояниях, полученных из данных таблицы № 4, поделенных на 3.

Так, например, уверенный прием на детектор ст. ВЦСПС мы имеем при антенне из медного канатика на расстоянии до 380 км. На железный канатик мы будем иметь следовательно уверенный прием на расстоянии до 380/3 = 126 км и т. д. Это весьма приближенные расчеты, ошибка может быть скорее в сторону преуменьшения, особенно для ламповых установок. Однако мы берем на себя смелость предложить радиолюбителям такой метод рассчета для случая железных антенн, потому что он нами неоднократно проверялся на практике и вполне себя оправдал.