Элементы антенны на сегодняшний день, в целом состоят из электрически непрерывных проводников, размеры которых основаны на формулах, выведенных для волны в свободном пространстве. Наличие стоячих волн и потери из-за краевого емкостного эффекта в настоящее время приняты как данность, и неизбежное если не зло, то условие для инициации излучения радиочастотной энергии в пространство. Наше мышление в этом отношении очень мало изменилось за время, прошедшее с момента первых успехов и открытий в этой области.Однако в свете последних исследований и экспериментов,становится понятным,что наиболее серьезным препятствием для прогресса в области развития антенн, является убеждение, что антенна это просто длинный провод в пространстве, размеры которого строго соответствуют рабочей частоте. Возникают так же сомнения, что антенна по своей длине должна поддерживать стоячие волны. И еще: сравнимы ли токовые потери в узлах тока обычной антенны; потери, связанные с потерями из-за краевого емкостного эффекта, с потерями в антенне, выполненной по технологии CCD? Так что же происходит в антенне, если убрать стоячие волны, распределив ток по всей её длине? Именно такую фундаментальную особенность имеет антенна с управляемым распределением тока (ссд). К тому же, по мнению многих теоретиков, установление в полотне антенны некоего подобия бегущей волны, должно привести к вытягиванию диаграммы направленности вдоль полотна. Причем из-за близости земли это должно происходить в вертикальной плоскости больше, чем в горизонтальной.
Хорошо известно, что максимальная напряженность поля появляется вокруг проводников в точках максимального тока.Точки высокого напряжения и низкий ток, наоборот, продуцируют слабые поля. Из этого следует, что было бы неплохо поддерживать ток в антенне на постоянном или почти постоянном уровне вдоль полотна, причем результирующее поле следует отнести к увеличению усиления антенны. Прогнозируемым так же является факт уменьшения токовых потерь, и потерь, связанных с проявлениями емкостного краевого эффекта.
Проблема распределения тока может быть решена путем разрезания провода антенны на участки одинаковой длины, которые, имея индуктивность, могут быть настроены на рабочую частоту антенны, при помощи конденсатора. Эту процедуру нужно произвести с каждым отрезком. Таким образом получаем цепочку индуктивностей, настроенных на одну частоту, и имеющих «нулевое» сопротивление. Из-за отсутствия емкостного краевого эффекта, коэффициент укорочения, и связанные с ним потери, можно не учитывать.
Процессы, происходящие в CCD можно визуализировать, сравнивая результирующий график с выпрямителем переменного тока. Чем больше число секций антенны, тем меньше уровень пульсаций, и тем больше их число. Однако, видимо, число секций имеет какое-то разумное ограничение. Это связано с удаленностью последних секций от точки питания и, как следствие, нарастание фазовой ошибки в настройке секций. Что может привести к появлению «ряби» вдоль антенны, нарушению принципа равности распределения тока, уменьшению эффективности антенны. На мой взгляд, это можно представить себе, как сравнение падающего в воду камня,, равной ему по весу длинной жесткой палки, и такой же веревки.
1.Камень отдал всю свою энергию на образование волн.Но он действует точечно. 2.Берем палку,равную по весу камню,но больше его пространственно. (можно еще представить это в виде некоторого количества камней, общей массой равное массе одного камня, бросаемых в воду синфазно.) Естественно, что волн будет образовываться как бы больше, и на большей площади. 3.Попытка увеличить число токовых участков приведет к дезориентации потоков эненргии. Как если бы мы попытались куском мокрой веревки делать волну.))) Сама по себе ссд ант. должна иметь ярко выраженную широкополосность. Полоса правильно построенный CCD антенны для 80 метров, к примеру, должна будет охватывать от 3.5 до 4.0 МГц
Если обобщить все выше сказанное, то можно предположить, что преимущества антенны CCD выразятся в следующем : 1.Большое усиление. 2.Почти полное отсутствие краевого емкостного эффекта. 3.Высокое сопротивление антенны. 4.Низкий угол излучения. 5.Малая высота подвеса. 6.Отсутствие высоких напряжений по всей длине антенны. 7.Возможность произвольного расположения : допускает любую геометрию. 8.Широкополосность. 9.Хорошо отзывается на кратное увеличение частоты(работает на гармониках).
Рассуждая таким образом, я спровоцировал Владимира Йосиповича US5ENW на постройку ССД антенны. Было решено изготовить антенну на диапазон 40 метров.У Владимира был в наличии провод диаметром 2мм, под него я и произвел расчеты. Частота - 7,100 Количество секций - 48 Длина волны - 42м 24см Длина секции - 88см Индуктивность секции - 1,1833мКГ Емкость резонанса - 424,65 пФ Реактанс индуктвноси ХL - 52,79 Ом Реактанс емкости Xc 424 пФ - 52,9 Ом
С удивительным для своего возраста энтузиазмом Владимир взялся за работу, и вскоре антенна была изготовлена. Для изоляторов были взяты куски пластиковых трубок, с таким расчетом, чтобы внутрь трубок разместить конденсаторы и шунтирующие резисторы.
так выглядит антенна на челноке.
Он установил её сначала на высоте 5 метров над землей.Затем, для проверки отсутствия краевого эффекта, приподнял антенну следующим образом : один край на высоту 15 метров, а второй - на высоту 6 метров. Краевой эффект действительно отсутствовал. Характеристики антенны, за исключением может быть, диаграммы - не изменились.
Теперь, как истинный энтузиаст, Владимир принялся за настройку антенны. Дело в том, что при изготовлении, он не учел длину выводов конденсаторов, что и выразилось в низкой частоте резонанса. Пришлось урезать каждую секцию на длину выводов емкостей. В итоге нарисовалась такая картина.
Как видим, реактивность имеет знак + и, следовательно, имеет индуктивный характер. Для того,чтобы компенсировать эту реактивность (убрать), нужно укорачивать секции еще... Но тогда мы уйдем с нужной частоты!!Значит, нам нужно,чтобы при той же длине секции, индуктивность была меньше. Это возможно, если увеличить диаметр провода секции. Вообще, это наталкивает на мысль, что возможно есть какое-то оптимальное отношение длины секции к её диаметру. Так же нельзя не учитывать возможности наличия у конденсаторов, которые были применены, какой-то конструктивной индуктивности. Однако, эти рассуждения справедливы для "классического" случая, когда антенна питается открытой, высокоомной линией питания. В нашем случае, антена имеет среднее сопротивление в полосе рабочих частот 125 Ом, самым разумным будет применить для согласования четвертьволновой кусок кабеля длиной 7 метров. Что и было сделано.
Как видим, расчеты были сделаны правильно, антенна работает!!!!!!
Проверяем характеристики на гармониках.
14 мегагерц - вторая гармоника - результат отвратительный
21 мегагерц - третья гармоника - неплохо!!
28 мегагерц - четвертая гармоника - узковата полоса..))))Но тоже неплохо!!!
В ближайшее время я установлю эту антенну у себя, и произведу ходовые испытания. О результатах - в следующей статье.
| 
