Антенны КВ Что же действительно происходит, когда вы нажимаете эту волшебную кнопку TUNE на своём радио или внешнем автоматическом тюнере? Скорее всего, вы услышите быстрое щёлканье реле, которые пробуют разные комбинации конденсаторов и индукторов в поисках наименьшего КСВ для передачи сигнала на радио.
Однако «тюнер» на самом деле НЕ настраивает вашу антенну. Он просто обеспечивает согласование импеданса между вашей антенной системой и трансивером. Раньше его точнее называли «согласующим устройством», но этот термин сегодня используется редко.
Трансивер может «видеть» идеальное согласование сигнала от «тюнера», но это низкое КСВ существует только между «тюнером» и радиостанцией. КСВ между антенной системой и «тюнером» может фактически достигать 10:1! Как и многие другие тюнеры, этот LDG Z-11 Pro способен устранять несоответствия импеданса до 10:1.
Плохо ли это? И что происходит с сигналом после прохождения через «тюнер»?
Выдающиеся умы долго обсуждали эти вопросы. Вот понимание происходящего. Допустим, антенна представляет собой электрически короткую, нерезонансную штыревую антенну. Она обладает высоким емкостным сопротивлением и будет иметь высокий КСВ, если её напрямую подключить к трансиверу. Вместо этого антенна подключена к «тюнеру», который преобразует импеданс и обеспечивает согласование, близкое к 50+j0 Ом, предпочтительному для трансивера.
** Но КСВН на АНТЕННЕ остаётся неизменным! **
Будет ли антенна по-прежнему излучать сигнал?
Как часто говорят на форумах, посвящённых антеннам, «радиочастотный сигнал должен куда-то уходить». Однако из-за высокого КСВ антенны излучается только часть сигнала, а остальная часть отражается обратно по коаксиальному кабелю в радиорубку. Часто считается, что отражённый сигнал преобразуется в тепло в тюнере (или трансивере). Хотя этого можно ожидать в соответствии с законами термодинамики, это верно лишь отчасти. На самом деле большая часть сигнала отражается обратно к антенне, где излучается ещё больше сигнала, а оставшаяся часть снова отражается обратно к источнику. Эти отражения продолжаются до тех пор, пока не останется сигнала для излучения.
Значит, весь сигнал в конечном итоге излучается?
И снова действуют законы термодинамики. Предположим, антенна подключена к радиостанции через коаксиальный кабель, а тюнер находится в радиостанции. Это может быть встроенный в трансивер внутренний антенный тюнер или внешний. По мере прохождения сигнала по коаксиальному кабелю к антенне он ослабляется из-за омических потерь в кабеле. При каждом отражении немного больше сигнала преобразуется в тепло в коаксиальном кабеле. Таким образом, нет, весь сигнал в конечном итоге не излучается.
Трансивер показывает низкий КСВ, но это распространяется только до «тюнера». Между тюнером и антенной возникают потери сигнала из-за несоответствия импедансов. Величина потерь зависит от степени несоответствия импедансов в антенной системе.
И что теперь? Нерезонансные антенны плохи?
Нет, нерезонансные антенны совсем не плохи. Если основная проблема — это потери в коаксиальном кабеле, но мы используем очень короткий кабель — или вообще не используем кабель — потери могут быть незначительными. В полевых условиях часто можно напрямую подключить антенну к «тюнеру» или трансиверу, полностью исключив коаксиальный кабель. Если антенна нерезонансная и требуется длинная линия передачи, коаксиальный кабель можно заменить двухпроводной линией, оконной линией или открытой линией, которые имеют очень низкие потери.
Другой вариант — использовать выносной антенный тюнер. Сигнал всё равно будет ослабляться по мере распространения по коаксиальному кабелю от трансивера к антенне, но выносной тюнер уменьшит количество отражений, необходимых для излучения максимально возможного сигнала.
Влияние коаксиального кабеля на КСВ
Важно отметить, что большие участки коаксиального кабеля влияют на КСВ, воспринимаемый радио. Часть сигнала теряется в коаксиальном кабеле, и это также верно для синфазного тока, отражающегося от антенны. Это означает, что КСВ, воспринимаемый радио, может казаться лучше, чем он есть на самом деле на антенне.
Нерезонансная антенна с высоким КСВ, используемая с тюнером, имеет потери на входе в тюнер и резистивные потери от многократных отражений вдоль коаксиального кабеля. Эти потери не обязательно являются проблемой и должны быть сопоставлены с удобством использования тюнера для согласования нескольких диапазонов. Резонансная антенна может иметь меньшие потери, поскольку не требует тюнера и имеет низкий КСВ на антенне, но это однодиапазонная антенна.
Существуют ситуации, когда доступна только неэффективная, нерезонансная антенна. В этом случае неэффективность может быть компенсирована увеличением передаваемой мощности. Перефразируя правила: Любительская станция должна использовать столько мощности передатчика, сколько необходимо для осуществления желаемой связи. Очевидно, что если вы заядлый QRP-радиолюбитель и у вас есть только неэффективная, нерезонансная антенна… ну, в этом и заключается прелесть QRP, не так ли?
Это очень сложная тема, и невозможно претендовать на звание эксперта, поэтому этот пост призван изложить частное понимание. Вы можете не согласиться или иметь другие объяснения или мнения.
VA3KOT
