CQ4N - Форум Кировcких радиолюбителей

Об антенне «удочка» и вокруг нее

Автор: Владимир В.Я. Кирсей, uy0ua, г. Киев

В практике эфирной работы радиолюбителя бывают ситуации, когда по разным причинам используются сделанные «на скорую руку» заменители строгих антенных конструкций. Нередко они становятся основными и единственными в условиях конкретного использования, обретая статус «городских» антенн «за окном», на балконе жилого здания или «походных» антенн за пределами домика кемпинга, номера гостиницы, палатки туриста.

Среди таких сооружений в последнее время весьма популярны антенны, выполненные на основе гибких и прочных пластиковых удилищ, цельных или телескопических. Склонные к юмору радиолюбители называют их «удочками», подразумевая замену ее атрибутов (леска, крючок с наживкой, грузило, поплавок) гибким медным проводом излучателя, а сам процесс поиска партнеров по эфиру подобием рыбной ловли. Обычно проводник «удочки» (далее «кавычки» опустим) для уменьшения физической длины сворачивается в спираль, а удилище закрепляется под углом к плоскости стены дома и наклонно по отношению к земле, реже – перпендикулярно к стене. Иногда удочки снабжаются емкостными нагрузками. Вариант без опоры-удилища называют «веревкой» в том случае, если имеется возможность «зацепить» через изолятор внешний конец излучателя за подходящую опору, например, дерево. В последнем случае геометрия излучателя, как правило, линейна, без сворачивания в спираль.
Смысл применения антенных удочек – в закреплении сооружения в «одной точке», жестко привязанной к жилью, «шэку», с вынесением за его пределы физически укороченного антенного полотна. В «электрической» интерпретации удочку иногда можно считать «вертикалом» на отвесной земле (стена здания, обрыв ущелья, крутой склон горы). Конечно, используются и другие варианты «привязки» например, кромка крыши дома, иллюминатор или борт судна, автомобиль на стоянке туриста и т.п. И покров палатки к стене дома не отнесешь…. Отсюда схемы и размеры удочек, свойства и особенности, присущие семейству проволочных антенн. В этом плане важнейшим фактором «грамотного» построения и применения удочки является определение ее электрической диспозиции по отношению к земле.

Несколько слов о физическом укорочении излучателя удочки. Сворачивание его полотна в спираль не означает замену антенной «линии» сосредоточенной индуктивностью. Достаточно выполнить антенное полотно на двух (четной группе) «встречных» спиралях (индуктивности вычитаются) или в виде петлевой группы «дискретов» при одинаковой физической длине системы, чтобы убедиться в близком подобии этих вариантов с позиций классической теории. Изрезанные «провалами» эпюры тока стоячей волны во всех трех схемах практически одинаковы, что говорит о тождественных поперечных излучениях. Здесь уместно напомнить, что сворачивание в спираль или петлевую группу провода вибратора целесообразно выполнять в его «низкоэнергетической зоне», т.е. в верхних участках вертикала и ближе к концам диполя. Но еще лучшего эффекта можно добиться, выполнив свернутое полотно по известному принципу антенны 5/8^ с «верхней» и «нижней» емкостными нагрузками. Не забываем, что под верхом и низом здесь понимается дальний открытый конец и сторона питания излучателя.

Сворачивание части провода в спирали имеет естественный недостаток – «витки» (петли) для удержания формы необходимо чем-то фиксировать, для чего предложены те или иные способы, не всегда доступные и удобные в «полевых» условиях. Могу предложить нетрадиционное решение – применить жгутовую обвязку удилища гибким изолированным проводом излучателя с жесткой узловой самофиксацией. Такая технология позволяет удобно реализовать и исследовать излучатель с произвольной петлевой и витковой структурой, в том числе «безиндуктивной» намоткой Шаперона. Здесь мы подходим к границе, где «ясность» … начинает тускнеть.

Для понимания многих проблем, например, последствий «отвесно-боковой» установки антенн типа удочек, включая полуволновые монополи, желательно сознавать следующее. В настоящее время специалистов в области антенн можно разделить «на два непримиримых, почти враждебных лагеря» [1] – «традиционалистов», исповедующих классическую теорию антенн, и «непримиримых», обнажающих ошибки этой «ретротеории». Идеи новой трактовки электродинамики основаны на части теоретического фундамента, заложенного плеядой великих предшественников «традиционалистов» (Ш. Кулон, М. Фарадей, Э. Ленц, Г. Лоренц и др.), и работ «бунтарей», особенно К.П. Харченко [1], авторитетного российского ученого, инженера и разработчика антенной техники наших дней. В основе многоплановых исследований, изысканий и разработок К.П. Харченко содержатся новые аргументированные подходы к понятию радиоволны, как к «лучистой энергии», отвергающие «радиоволну Максвелла, Пойнтинга, Герца». Эти работы вызвали глобальный интерес, и нам, радиолюбителям, созерцать это научное противоборство в позе стороннего наблюдателя недопустимо. Ведь объект столкновения – не только сфера большой науки, но и «наша территория», пусть «на вторичной основе».

Приведу примеры. В работе [1] на стр. 34 размещено фото антенны для рабочего диапазона 415-430 МГц в виде цилиндра диаметром 137мм с уникальной высотой 39мм, не имеющей аналогов. На стр. 235 приведены данные малогабаритной антенны на фиксированную частоту в диапазоне 150 – 1500 КГц длиной около 2м и с КСВ = 1,3. Обе антенны маскируются оболочками сопутствующих конструктивов, видимо, в коммерческих целях. Согласимся с автором, что эти результаты «запредельны для радиотехники по Максвеллу, Пойнтингу, Герцу». Любой радиолюбитель был бы в состоянии шоковой эйфории, построив подобные антенны для «двойки» и low-band's. Исключено, что здесь мы сталкиваемся с «рекламной лапшой», в чем априори убеждает нас один из авторов публикаций в области радиолюбительских антенн И. В. Гончаренко, dl2kq [2], тем не менее, оставляя люфт для будущих «чудес». Что касается «традиционалистов», давно не просматривается свежих плодотворных идей в материалах «схваченных ими» солидных журналов и фундаментальных изданий, куда доступ «непримиримым» закрыт.

Еще один момент, связанный с нашей темой. Вертикал, удочка, «веревка», диполь, установленные или подвешенные перпендикулярно к стене железобетонного (худший случай) здания «торцом» антенного полотна, излучают и принимают радиосигналы в сторону и со стороны этой стены. Это экспериментально установленный факт, так или иначе конфликтующий с классической теорией. Каковы механизмы прохождения сигнала? К.П. Харченко обнаружил, что разница в ослаблении уровня потоков лучистой энергии различной структуры при преодолении подобных сред может достигать трех порядков (1000 раз). Подобное наблюдал и В.И Коробейников в среде воды [3], исследуя ЕН-антенну и указав на принципиальную необходимость наличия «встречных» спиралей в ее составе. Почему неизвестный механизм проникновения лучистой энергии в плотную среду важен даже за пределами гипотетической возможности «новой» радиосвязи? К.П. Харченко утверждает, что в составе излучения классического диполя присутствует помимо поперечной продольная составляющая излучения; он ее целенаправленно выделял, наблюдал, установил факт проникновения через латунную стенку «клетки Фарадея» и получил патент РФ на соответствующий способ. Своим началом она восходит к теории волноводов, но как объект излучения проводника за пределы абстрактных рассуждений «не простиралась». Допускается, что эта составляющая, встречающаяся в литературе под названием «продольной электромагнитной волны», может быть весьма опасной. Надеюсь, намек понят: ведь удочка с ее торцами – возможная стрела и неожиданный бумеранг в руках радиолюбителя. (В Интернете можно встретить совсем уж необузданные легенды-утки по «продольной» теме, «разоблачающие тайны» якобы созданного и испытанного «волнового оружия»).

С другой стороны, давно известен так называемый торцевой эффект, вынуждающий укорачивать излучатель вследствие излучения торца проводника излучателя. На этом основано применение концевых емкостных нагрузок вертикала или горизонтального диполя – концевая емкость искусственно увеличивается наращиванием площади торца. При этом растет составляющая излучения, совпадающая по направлению с «продольной составляющей» К.П. Харченко. Возникает вопрос, не являются ли они тождественными? Возможна ли их суперпозиция? И далее, проводниковые емкостные нагрузки, в свою очередь, имеют длину и торцы, как обычный излучатель. Следовательно, тоже должны излучать все эти составляющие, при этом «продольные излучения» емкостных нагрузок совпадают по направлениям с излучением основного излучателя. Возможна ли и их суперпозиция? Псевдотождественность торцевого излучения и «продольной составляющей» можно было бы считать установленной, если бы не проникновение последней сквозь плотные среды, включая цветные металлы. А потому вполне вероятно, что «продольная составляющая» действительно существует в виде излучения другой энергетической структуры. Каковы соотношения их мощностей? Как соотносятся классические параметры антенны, например, КПД, КСВ с этой составляющей? Действительно ли «волновые размеры антенны» утрачивают смысл при ее учете? А крах (?) понятий «ближняя зона», «поляризация»… И бездна других вопросов, отрешиться от которых просто невозможно. Но после того как факт неоспоримо установлен, домыслы отодвигаются в сторону, и феномен исследуется!

Ясно одно, центральным моментом антенной техники «не по Герцу» является действительно новое понимание и видение тока смещения [1], образующего стоячую волну (стоячие волны?) на проводнике в качестве обратной волны совместно с током проводимости прямой волны, а также целенаправленное формирование емкостного пути этого тока. Ясно и другое, у радиолюбителей есть решающее преимущество перед остальными исследователями, позволяющее «немедленно» проверить на практике и оценить любые отклонения от «накатанного пути» эфирными связями на любые расстояния. Такой готовой легитимной «метрологией», имеющейся в нашем распоряжении «по определению», грешно не воспользоваться.

Впрочем, цивилизация неожиданно подарила возможность стартовых исследований любому желающему, даже школьнику – опустим активированный мобильный телефон (CB-рацию) в котелок или ведро для ухи, закрыв все щели, – и «установка» готова к первому эксперименту. Далее - вариация антенн, а после герметизации «мобильника» полиэтиленовым пакетом, - среда воды с помощью настоящей удочки... За рубежом даже построили установку и испытали струю морской воды в качестве антенного излучателя, тем самым создав уже саму удочку «из воды». В подобных опытах мы получаем дополнительный, уже социальный, эффект – увлекательный алгоритм привлечения детей и подростков к радиолюбительству и большой науке…

Скромная, «суррогатная» удочка, зацепившая мифологического левиафана Максвелла, Пойнтинга, Герца с радиолюбителем в его чреве… Повседневно увлекаясь нередко рутинными занятиями под вывеской любительской радиосвязи, мы приносим в жертву исследовательский характер радиолюбительства, его ядро. Самое время, читатель, учиться строить антенны «не по Герцу», исследовать и развивать их! Нас ожидает неизведанный путь по тонкому льду на фоне ситуации «дежавю»: совсем недавно мы учились «не по Гегелю»… Но не исключено, что антенные удочки вызовут к жизни обильный творческий радиолюбительский «улов» по другому, пушкинскому, сюжету о рыбаке и рыбке с поправкой на исключение «разбитого корыта» в финале.

Литература
1. К.П. Харченко. Лучистая энергия – потоки различной структуры из реальных фотонов – «радиоволны». М. Радиософт. 2009.
2. И.В. Гончаренко. Антенны КВ и УКВ, ч.2. М. Радиософт, Радио. 2007.
3. В.И. Коробейников. Правда и вымысел EH-антенн. www.qrz.ru.