Как излучает антенна?

[4Z5LF]

Антенна никак не излучает, это просто неудачный термин, который приводит ко многим заблуждениям и ошибкам при постройке и установке радиолюбительских антенн. Но если антенна не излучает, то может быть она вообще не нужна? Нет, антенна нужна для создания электрического и магнитного полей в непосредственной близости от неё. А эти поля уже служат источниками излучения, в них зарождаются электромагнитные волны, которые затем распространяются в окружающей среде. Попробуем разобраться, как это происходит. Я не буду прибегать к математическим формулам, постараюсь показать все процессы "на пальцах". Для простоты ограничимся процессами в пространстве около полуволнового диполя с питанием в центре.
Создаваемые высокочастотным генератором потенциалы противоположной полярности в плечах диполя приводят к тому, что в окружающей диполь среде протекают электрические токи. Если это воздух или вакуум - то ёмкостные токи (токи смещения).

Ток, протекающий по самóй антенне, создаёт магнитное поле.

Оба эти поля, электрическое и магнитное, нáмертво привязаны к антенне, и никуда от неё не убегают. Их интенсивность (напряжённость) быстро убывает по мере удаления от антенны, и для практических целей можно считать, что на расстоянии от любой точки антенны бóльшем, чем λ/2π, этих полей уже нет. Пространство вокруг антенны, ограниченное этим расстоянием, называют "ближней зоной".
Колебания электрического и магнитного полей ближней зоны сдвинуты по фазе друг относительно друга на угол, близкий к 90°. То есть для высокочастотного генератора, питающего антенну, ближняя зона представляет собой преимущественно реактивную нагрузку, эквивалентную по своим свойствам высокодобротному колебательному LC контуру.
Но как же всё-таки происходит излучение?
В любой точке пространства ближней зоны можно выделить элемент тока смещения i . Вокруг него образуется вихревой (замкнутый кольцами) магнитный поток Ψ .

Если поперёк этого потока поместить короткозамкнутую проводящую рамку S, то в ней появится индуктированный ток. Даже если такой рамки реально нет, в замещающем её воображаемом контуре протекает вихревой (т.е. замкнутый кольцом) ток смещения. Он в свою очередь возбуждает вокруг себя вихревой магнитный поток, тот - новые вихревые токи смещения, и так до бесконечности. Этот процесс захватывает всё большее пространство, распространяясь во все стороны. Если это происходит в свободном пространстве, фронт процесса удаляется от антенны со скоростью 300 000 км в секунду, т.е. со скоростью света.
Аналогично магнитное поле антенны в окрестностях той же точки ближней зоны создаёт вихревые электрические токи смещения, которые в свою очередь возбуждают вихревые магнитные потоки, а те - новые вихревые токи, и т.д.
Синфазно накладываясь друг на друга, эти два процесса образуют сферическую электромагнитную волну.
Таким образом, излучает каждая точка ближней зоны, которую создаёт антенна. Но не сама антенна. Антенна играет вспомогательную роль, служит передаточным звеном между генератором и полями ближней зоны. С помощью антенны генератор накачивает энергию в ближнюю зону, восполняя её потери, в том числе потери на излучение.
Развивая эту мысль, можно представить антенну вместе с её ближней зоной в виде согласующего устройства между генератором и внешней средой, "эфиром". Входное сопротивление этого устройства близко к сопротивлению излучения антенны (у полуволнового диполя это 73 ома), а выходное равно волновому сопротивлению среды (для пустоты это 377 ом).

Понятно, что примитивный уровень моего объяснения сложных процессов в ближней зоне антенны оставит у читателя много вопросов. Однако более подробное и точное объяснение потребует привлечения уравнений Максвелла. А такой уровень изложения можно найти в любом вузовском учебнике по антеннам, и я не вижу смысла их подменять.

Уже из представленной выше упрощённой картины можно сделать один важный практический вывод - ближняя зона антенны должна быть чистой от любых проводящих предметов: электрических проводов, телевизионных кабелей, водопроводных труб, и т.д. Желательно отсутствие в ней даже плохо проводящих предметов: деревьев, шиферных и черепичных крыш, кирпичных и бетонных частей здания. Всё это крадёт дорогостоящую высокочастотную энергию передатчика, и превращает её в бесполезное тепло. Особенно вредно присутствие в ближней зоне токонесущих проводов и кабелей. Они фактически являются частью вашей антенны. Мало того, что поглощаемая ими энергия создаёт помехи всем подключённым к ним бытовым радиоэлектронным приборам в доме, но и сами эти приборы создают помехи радиоприёму в том случае, когда одна и та же антенна используется радиолюбителем как для передачи, так и для приёма.
Типичная глупость, которую совершают многие радиолюбители, не понимающие работу антенны и роль ближней зоны - это использование антенн типа LW ("верёвка") и разных вариантов Т-образных и Г-образных антенн с однопроводным питанием. В этом случае роль второго плеча диполя играет всё хорошо или плохо проводящее, что попадает в пространство ближней зоны и соединено с сетью электропитания. Иногда это целый многоквартирный дом, битком набитый разными бытовыми электроприборами, в том числе создающими помехи радиоприёму. Даже в том случае, когда дом небольшой и находится в сельской местности, вторым плечом диполя у "верёвки" служит поверхностный слой почвы под антенной, а в нём будут большие высокочастотные потери. Распространённое убеждение, что такой антенне нужно заземление, углублённое до подпочвенных вод - тоже удивительная глупость. Высокочастотные вихревые токи проникают в почву всего на несколько сантиметров, и всё, что забито в неё глубже - коту под хвост. Второе плечо диполя должно быть продуманно, грамотно реализовано, и по возможности отнесено на расстояние не менее λ/2π от любых проводящих предметов. Это касается и сети "радиалов" вертикальных антенн.
В случае использования замкнутых антенн (типа "дельта") требования к удалению всех частей антенны от проводящих предметов - те же.

[UN7GZZ]

Спасибо Юрий .
Просто и доходчиво !
Укороченные антенны устанавливают там где нет возможности развернуть нормальные антенны ,
это балконы, края крыши , внутри квартиры ....и т.д , а там как правило немеренно железа и проводов которые мешают созданию нормального поля ближней зоны.
Если ягу на балконе 3 этажа 5 этажки поставить тоже будет криво работать )))
Вот поэтому Владимир UA1ACO в поле и работает , да еще и на 1 W.....
http://qrp.ru/articles/54-qrp-storie...1aco-qrp-story

ЕН на балконе ну ни как не приживается , муха сядет параметры уходят, а на даче метров на 5 поднял очень даже ничего
А вот например магнитная рамка очень даже неплохо работает в 50 см от перила балконного , она что получается создает поле ближней зоны меньше чем λ/2 ?

[4Z5LF]

Нет, размеры ближней зоны не зависят от типа антенны, только от длины волны. Если какая-то часть антенны ближе к проводящему хламу, чем 0,16 лямбды, значит энергия вашего передатчика частично уходит не в эфир, а на нагрев этого хлама. Если от антенны до балкона всего полметра, то считайте, что у вас QRP, хотя вы гоните в антенну все 100 ватт или сколько там у вас на выходе ТХ.

[UA3TQ]

Сейчас придут большие дядьки и научат вас жизнь любить. А так же объяснят кто вы такие и как на самом деле работает антенна!

[UC4A]

Что-то "безумное" слышал о создании реальной антенны с Rвх 377 ом. Толком не помню, где...

[DF9VK]

Что-то "безумное" слышал о создании реальной антенны с Rвх 377 ом. Толком не помню, где...

http://www.cqham.ru/oldradio/dn.htm Rвх где-то рядом, нужно только с размерами поработать.

[RV3RF]

Пришла мне QSL--от DJ5ZP/p 18:24 40м CW 579/579
RIG = IC-735 /magn.loop 130 cm on the balcony
И я помню как я его слышал - вполне неплохо совсем не думал что
у него такая антенна.Вообщем магн. ант. имеет
место быть, и я даже подумываю о такой резервной антенне.

[4Z5LF]

Запитайте полуволновый диполь не в центре, а примерно в 1/3 от конца, и будет у вас примерно такое входное сопротивление

[UA4HAZ]

Rвх где-то рядом, нужно только с размерами поработать.

С каких пор диполь Надененко заимел Rвх=300 Ом? Скорее всего, в 1959 году вх. сопротивление особо никого не интересовало, т.к. использовался двухпроводный фидер и симметрирующее СУ. Больше похоже на антенну элемент которой

[UA4SZ]

"Антенна никак не излучает".. это неверное утверждение. Вопрос: А что тогда излучает? Излучать может:генератор,фидер,антенна.
Если антенна не излучает,тогда зачем она нужна.
Антенна-это излучающий элемент,настроенный на частоту генератора.
И этим самым излучением с помощью антенны можно управлять т.е. направлять его в нужном направлении как луч фонарика.
А веревку вешают не от того.что не понимают принцип работы антенны,а от того что повесить больше на этом месте нельзя.
Вот такие два замечания.
И третье уточнение: Электрическое и магнитное поле будет не только вокруг антенны,но и вокруг генератора-ГУ-5Б и вокруг фидера.
Генератор,фидер и антенна,каждый из них выполняет свои функции:
Генератор вырабатывает незатухающие электромагнитные колебания,
Фидер-передает эти колебания антенне,
Антенна излучает эти колебания определенной частоты в окружающее пространство.

[RA3DRI]

С каких пор диполь Надененко заимел Rвх=300 Ом? Скорее всего, в 1959 году вх. сопротивление особо никого не интересовало,

Диполь Надиненко это ВОЛНОВОЙ вибратор, а не ПОЛУВОЛНОВОЙ. Поэтому всё правильно с 300-ми Омами.
Если эту антенну использовать как ПОЛУВОЛНОВОЙ вибратор(это будет уже не диполь Надиненко), то конечно всё будет как у полуволнового диполя. (~50-70 Oм).

[UT4UHG]

Диполь Надиненко это ВОЛНОВОЙ вибратор, а не ПОЛУВОЛНОВОЙ.

Ссылку, пожалуйста.

Да, Сергей Иванович носил фамилию всё же Надененко. 73!

[UX0IM]

"Антенна никак не излучает".. это неверное утверждение.

Юрий вероятно имел ввиду что не сама антенна излучает, а служит как бы интерфейсом между генератором и эфиром, как и фидер. Ближнее поле как бы порождает колебания в эфире. Все это конечно утрировано.

[UR5CBZ]

Диполь Надиненко это ВОЛНОВОЙ вибратор, а не ПОЛУВОЛНОВОЙ.

Этот широкополосный диполь,работает в трехкратной полосе частот.Длинна расчитывается на середину самого длинноволнового диапазона как 0,45*лямбд.ср
Естественно в полосе частот, входное сопротивление будет менятся ~60 до 500 ом.

[4Z5LF]

"Антенна никак не излучает".. это неверное утверждение

Прочтите мою заметку дальше заголовка

Добавлено через 17 минут

Юрий вероятно имел ввиду что не сама антенна излучает

Да, я именно об этом и пишу. Излучает не сама антенна, она этого не умеет делать. Она умеет только создавать два поля: электрическое и магнитное, которые всегда при ней, и никуда не улетают. Как образно пишет Игорь Гончаренко DL2КQ, они "плещутся" вблизи антенны. Вот они-то и порождают электромагнитные волны.