Антенны КВ Максимальная передача мощности от системы передатчика и фидера происходит, когда импеданс точки питания антенны равен импедансу источника на конце фидерного кабеля, обращённом к антенне. Как правило, на радиочастотах импеданс источника равен характеристическому импедансу кабеля (линии передачи).
Ещё одним важным критерием для максимальной передачи мощности является то, что импеданс нагрузки (точки питания антенны) должен быть как можно более резистивным с минимальным количеством реактивных составляющих или без них.
Это объясняется тем, что только резистивная нагрузка может поглощать мощность, тогда как реактивная нагрузка не поглощает мощность. Именно поэтому мы всегда стремимся создать антенную структуру, резонансную на желаемой рабочей частоте. Резонанс подразумевает полное подавление всех ёмкостных и индуктивных реактивных составляющих, оставляя только резистивную составляющую нагрузки, которая воздействует на источник.
Интересный, но часто неправильно понимаемый факт о резонансе антенны заключается в том, что импеданс точки питания антенны на резонансной частоте не обязательно означает минимально возможное КСВ (коэффициент стоячей волны). При попытке настроить антенну на минимальное КСВ мы часто в итоге смещаем антенну с резонансной частоты. Например, рассмотрим монопольную антенну 1/4λ. Импеданс точки питания типичной резонансной монопольной антенны составляет 36 Ом.
Типичное изменение импеданса точки питания вблизи резонанса антенны
Типичный передатчик с импедансом источника 50 Ом, подключенный к коаксиальному кабелю 52/54 Ом, будет обеспечивать для антенны импеданс источника не лучше номинального 54 Ом. Следовательно, КСВ в точке питания резонансного монополя будет составлять отношение 52:36 или 1,44:1, но не меньше.
Любая попытка ещё больше уменьшить КСВ путём регулировки элемента антенны фактически приведёт к расстройке антенны относительно резонанса. Реактивные составляющие импеданса антенны проявятся в дополнение к её резистивной составляющей, что приведёт к точке расстройки, где комплексный импеданс (Z) может стать равным импедансу источника и, следовательно, показать КСВ 1:1 на измерительном приборе.
Сопротивление точки питания практической антенны, если оно согласовано с источником, безусловно, обеспечит максимальную передачу мощности на антенну, но всегда ли это означает, что ваша антенная система очень эффективна? .. Не обязательно…
Хотя наилучшая передача мощности происходит, вопрос о том, какая часть её фактически излучается, стоит миллион денег? На рынке представлено множество антенн, которые могут иметь сопротивление точки питания, соответствующее номинальному сопротивлению источника, но при этом излучают плохо.
Это подводит нас к концепции сопротивления излучения. Помимо реактивных сопротивлений, которые можно компенсировать за счёт резонанса антенны, каждая антенна имеет два основных типа резистивных компонентов: сопротивление излучения и сопротивление потерь, которые соединены последовательно.
Плохо спроектированная антенна с импедансом точки питания 50 Ом может иметь лишь небольшое сопротивление излучения (например, 20 Ом), в то время как сопротивление потерь может составлять (например, 30 Ом). Следовательно, общее сопротивление составляет 50 Ом, и она будет идеально согласована с источником сигнала в коаксиальном кабеле и покажет идеальное КСВ 1:1 на любом измерительном приборе.
Однако такая антенна будет излучать только около 30% подаваемой мощности за счёт сопротивления излучения, в то время как оставшиеся 70% будут потеряны в виде тепла из-за сопротивления потерь.
Следовательно, эффективная и хорошо спроектированная антенна всегда будет минимизировать сопротивление потерь по сравнению с сопротивлением излучения, даже если это означает, что общий импеданс точки питания не позволит обеспечить прямое согласование импедансов.
VU2NSB
