Потери и к.п.д.


Излучающая антенна выступает в качестве сопротивления нагрузки для питающего фидера. Это сопротивление является результатом излучения энергии. Поэтому его называют сопротивлением излучения. Однако в антенном контуре имеются и другие сопротивления. Антенна состоит из проводов, стержней, или стальных брусьев. Эти элементы обладают сопротивлением. Если антенна настраивается или связывается индуктивностью, катушка индуктивности также обладает сопротивлением, иногда в несколько ом. Это омические сопротивления или сопротивления потерь, в отличие от полезного сопротивления излучения антенны. Токи антенны протекают через эти омические сопротивления, теряя в них мощность. Кроме них, имеются диэлектрические потери, происходящие вследствие проникновения электрического поля в землю. Относительная величина потерь равна отношению сопротивления потерь к сопротивлению излучения. Поэтому желательно иметь антенну с большим сопротивлением излучения, поскольку это сопротивление является мерой излучаемой полезной мощности. Сопротивление излучения полуволновой антенны порядка 73 ом. Если антенна рассчитана правильно, то сопротивление потерь может быть около 1-2 ом или меньше. Это значит, что потери будут малы по сравнению с полезной излучаемой мощностью. К.п.д. антенны будет очень высоким. При сопротивлении потерь в 2 ом к.п.д. определяется по формуле
к.п.д.=выход/вход×100=выход/выход+потери×100=73/73+2×100=97%.

Для подвешенной антенны единственным видом потерь являются потери в изоляторах и потери поглощения, обусловленные токами, наведенными в других проводящих элементах, расположенных вблизи антенны. Они могут быть сделаны достаточно малыми, если разместить изоляторы в точках с низким напряжением и удалить от антенны проводники.
Потери заземленной антенны могут быть значительно большими. Земля, как зеркальная половина антенны, не является идеальным проводником. Ее сопротивление может быть очень большим. На рис. 441 видно, что токи в нижней части антенны должны проходить через заземление. В земле электрические токи текут радиально во всех направлениях от антенны. Глубина их проникновения в землю зависит от длины волны. Эти токи вызывают потери в сопротивлении земли и уменьшают к.п.д. антенны.
Потери короткой (в отношении к длине волны) антенны возрастают по трем причинам. Во-первых, короткая антенна требует большого тока для излучения той же самой мощности. Эти потери пропорциональны квадрату силы тока (Р=I2R) и поэтому растут очень быстро. Во-вторых, для настройки такой антенны в резонанс должна последовательно включаться катушка индуктивности. Большие токи через сопротивление этой катушки вызывают поглощение значительной мощности. В-третьих, в месте заземления образуется высокое электрическое поле, увеличивающее диэлектрические потери.
Заземленные антенны. Для снижения потерь заземленных антенн применяют заземления. Заземления часто имеют такой вид, как показано на рис. 443. От места подключения заземления радиально прокладываются проводники длиной около λ/2. Они устанавливаются через каждые 3°. Таким образом, общее число их составляет 120. Ради экономии материалов часть проводников (обычно через один) делают короткими. Это незаметно снижает качество заземления. Если провода пропаяны или (лучше) сварены, заземление будет иметь очень малые потери. Установив экран под антенной, уменьшают диэлектрические потери у основания антенны, причем экран присоединяют к заземлению.
Потери и к.п.д.