"Радио Всем", №6 апрель 1927 год.

ЕМКОСТЬ, САМОИНДУКЦИЯ И СОБСТВЕННАЯ ДЛИНА ВОЛНЫ АНТЕННЫ.

К. М. Косиков.

Подобно замкнутому контуру всякая антенна, представляющая из себя открытый колебательный контур, обладает емкостью, самоиндукцией и имеет собственную длину волны. Величины эти связаны между собою известной зависимостью и в свою очередь зависят от формы антенны, ее размеров и высоты ее над землею или противовесом.

Емкость всякого конденсатора, зависит от размера пластин (их площади), количества этих пластин, взятых параллельно или последовательно, расстояния между ними и того непроводящего слоя (дизлектрика), который разделяет эти пластины.

Антенна — конденсатор.

Антенна представляет из себя также конденсатор, у которого в качестве одной обкладки служат поднятые на мачтах провода ее, а второй — земля. Диэлектриком является слой воздуха, отделяющий антенну от земли (черт. 1).

Емкость антенны будет тем больше, чем больше будет взято проводов, чем они длиннее и толще, чем дальше отстоят друг от друга и чем ниже расположены над землею или ближе проходят около других заземленных предметов (дома, крыши и пр.).

Емкость приемной любительской антенны.

Для мощных передающих радиостанций важно иметь емкость антенны возможно большую.

В приемных антеннах величина емкости не имеет того значения, как в антеннах отравительных. Поэтому приемные антенны строятся размерами значительно меньше, имеют многочисленные типы и варианты выполнения, а в радиолюбительской практике строятся в зависимости, главным образом, от наличия готовых точек подвеса и тех средств, которыми располагает радиолюбитель.

Однако между всеми формами и типами приемных антенн есть такие, которые требуют и меньше средств и дают сравнительно лучшие результаты в смысле чувствительности.

Обычно приемные антенны строятся из расчета, какие волны данная антенна должна улавливать и с какого расстояния.

В нашей радиовещательной практике нам приходится иметь дело с волнами от 400 до 1500 м. Следовательно, весь этот диапазон приемная станция и должна охватить. >

Большинство любительских приемников, помимо катушки самоиндукции нужных размеров, содержит еще один или несколько конденсаторов постоянной или переменной емкости, которые, будучи включены параллельно или последовательно антенне, соответственно расширяют диапазон волн, которые может улавливать приемник. Это обстоятельство позволяет широко использовать любые точки подвеса, не боясь того, что емкость антенны окажется или слишком мала, или слишком велика, так как последовательное включение емкости в антенну уменьшает общую емкость всего приемного устройства, а параллельное включение — увеличивает.

Обычные любительские антенны имеют емкости от 200 до 600 см.

Самоиндукция антенны.

Самоиндукция антенны также зависит от размеров антенны и формы расположения проводов. Она будет тем больше, чем длиннее провода, чем больше они имеют зигзагов и петель. С другой стороны, самоиндукция тем меньше, чем больше взято в параллель проводов и чем дальше друг от друга они расположены.

Зигзаги, петли и уклоны в проводах антенны, удлиняя провода антенны, увеличивают сопротивление антенны, что ухудшает приемные качества ее. При данной волне, чем меньше будет самоиндукция антенны, тем больше таковой можно ввести в приемнике и тем самым увеличить около катушки магнитное поле, а следовательно, передать большую энергию в детекторную цепь или большее напряжение на сетку усилительной лампы. Это обстоятельство имеет значение при приеме низких диапазонов волн, когда собственная длина волны мало отличается от принимаемой и, следовательно, число действующих витков в катушке приемника незначительное. Это относится особенно к приемникам детекторным и имеющим слабую детекторную связь.

Длина волны антенны зависит от величины емкости и самоиндукции, а следовательно, от тех величин самой антенны, которые определяют в свою очередь, и емкость и самоиндукцию.

Определение емкости антенны.

Выяснив значение емкости и самоиндукции антенны, а вместе с ними и собственной длины волны, радиолюбителю небезъинтересно знать, как заранее определить эти величины будущей своей антенны.

Приемные антенны в отличие от отправительных строятся обычно простыми и большею частью, так называемые Г-образные. Такой тип антенны признается одним из лучших как в смысле электрическом, так и в смысле удобства подвески. Определение емкости, собственной длины волны и самоиндукции такой антенны является для каждого радиолюбителя делом совсем несложным.

Оказывается, емкость Г-образной антенны в один луч, подвешенной в городских условиях на высоте около 6 метров, будет приблизительно равна длине l всего провода антенны, т.-е. ее горизонтальной и вертикальной частей, измеренного в метрах и умноженного на пять, т.-е. один метр однолучевой антенны имеет емкость в 5 см, а емкость всей антенны С_a = 1 × 5.

Такая же Г-образная антенна, поднятая на той же высоте, но имеющая два луча, будет иметь емкость несколько большую, а именно: каждый метр антенны будет иметь емкость около 8 см или каждый метр одного луча около 4 см. Так, например, однолучевая антенна, поднятая на высоту около 6 м и имеющая длину горизонтальной части 40 м, будет иметь емкость приблизительно 46 × 5 = 230 см. Тех же размеров двухлучевая антенна будет иметь емкость 46 × 8 = 368 см. Некоторое уменьшение емкости каждого луча в двухлучевой антенне происходит вследствие влияния этих лучей друг на друга.

Определение самоиндукции антенны.

Самоиндукция антенны, как указывалось выше, зависит от длины провода и формы его расположения. Подсчет самоиндукции исходя из этих двух величин был бы сложен. Существует более простой и легкий способ узнать приблизительную самоиндукцию антенны, а именно: она равна длине антенны, измеренной в сантиметрах, в квадрате, разделенной на емкость, также в сантиметрах. Например: антенна с общей длиной горизонтальной и вертикальной частей в 46 м и емкостью 230 см будет иметь самоиндукцию L = 4 600² : 230 = 92 000 см.

Из таблицы № 1 мы видим, что антенна с такой же длиной проводов, но в два луча, будет иметь самоиндукцию около 60 000 см, т.-е. меньшую, чем однолучевая антенна. Известно, что два провода или две катушки самоиндукции, будучи соединены параллельно, дадут общую самоиндукцию меньшую, чем одна катушка или один провод.

Уменьшение самоиндукции в антенне при двух лучах наводит на мысль, что чувствительность антенны должна, быть больше. Оно так и есть. Радиоработниками давно подмечено, что прибавление к приемной антенне второго луча значительно повышает силу принимаемых сигналов. По этому поводу в Англии были произведены специальные опыты («Р. В.», № 7 за 1926 г. Г-образные антенны), которые подтвердили давнишние наблюдения радиотехников. Этими опытами установлено, что сила сигнала двухлучевой антенны больше, чем однолучевой и она растет с увеличением расстояния между лучами (черт. 5). Как видно из кривой, разнос лучей больше чем на 1,5—1,8 м дает незначительное увеличение силы сигнала. Также незначительно увеличивается сила сигнала и с увеличением числа лучей больше двух.

Собственная длина волны антенны.

Приближенное определение собственной длины волны λ₀ антенны также не представляет больших трудностей. Для вертикальных антенн длина антенны примерно в четыре раза меньше длины волны. Для антенн с горизонтальной частью это соотношение несколько изменяется. Оно меняется в зависимости от формы и размеров антенны от 4,5 до 8.

Можно принять, что собственная волна, Г-образной однолучевой антенны, подвешенной на высоте около 6—8 метров и городских условиях, будет приблизительно в 6 раз больше длины антенны (горизонтальной плюс вертикальной частей), а в двухлучевой антенне — в 6,5 раз.

Подсчитав эти величины антенны указанными способами, радиолюбитель может проверить их между собою. Как указывалось выше, длина волны зависит от емкости и самоиндукции. Эта зависимость выражается формулой λ_0м = 0,0628√С_смL_см. Для проверки этих величин, чтобы не заниматься вычислением, можно пользоваться специальной таблицей. Ниже мы даем таблицу емкостей самоиндукций и собственных длин волн, чаще всего применяемых с городах в любительской практике антенн.

ТАБЛИЦА

В этой таблице расстояние между горизонтальными лучами двухлучевой антенны взято, равное одному метру, и снижающий провод такой же антенны взят один.