Скачать видео
Хорошего всем короновируса! На связи Тимур Гаранин.
Недавно я просматривал ролики на YouTube, посвящённые антеннам. И обнаружил, что YouTube просто завален роликами о том, как сделать петлевую антенну с разрывом экрана. Этих роликов десятки. Всё указывает на то, что их авторы просто друг у друга передирают сюжет и на свой манер выкладывают у себя на канале.
Но ни один ролик не объясняет, как работает эта антенна. Т.е. её собирают феноменологически, без понимания принципа действия.
А антенна весьма интересная. Поэтому я решил сделать ролик, в котором расскажу, как она работает. Возможно, это будет единственный на YouTube ролик о том, как работает петлевая антенна из коаксиального кабеля с разрывом экрана.
Начнём с того, что существует множество вариантов петлевых антенн из коаксиального кабеля. Некоторые из них Вы видите на экране. Но несмотря на внешнее сходство все они грандиозно отличаются и по принципу действия, и по назначению.
Такие антенны могут быть ориентированы на приём и передачу электрической составляющей радиоволны, как горизонтальной так и вертикальной поляризации. Есть антенны, которые ориентированы на работу с магнитной составляющей, это могут быть как самостоятельные магнитные антенны, так и петли связи с контуром основной антенны, и даже трансформаторы сопротивлений.
Та антенна, о которой мы говорим — это антенна, предназнаяенная для работы с электрической составляющей радиоволны горизонтальной поляризации.
Но для того, чтобы лучше понять как она работает, нужно начать с более простых вариантов.
Самый простой из них – это магнитная антенна из коаксиального кабеля, экранированная по всей длине. Центральный проводник на конце петли подсоединяется к оплётке фидера, а конец экрана антенны остаётся открытым.
Изначально такая антенна создавалась для работы с магнитной составляющей радиоволны, а чтобы её заэкранировать от электрической составляющей, используется оплётка коаксиального кабеля. Но работает это плохо. На открытом конце оплётки возникает заметный потенциал относительно центральной жилы. Поэтому электрическая составляющаяя ещё как попадает внутрь этой антенны.
Более того, в случае, если такая антенна используется для приёма электрической составляющей, эта антенна несбалансирована с точки зрения согласования, т.к. у оплётки на открытом конце будет максимум потенциала, а у центральной жилы там должен быть максимум тока.
Таким образом, антенна работает плохо и как магнитная, и как электрическая. Пустая трата ресурсов.
Чтобы решить проблему с возникновением потенциала на конце оплётки, делают следующий шаг: конец оплётки соединяют с фидером вместе с центральной жилой. С одной стороны это полностью защищает внутренний проводник от действия внешнего электрического поля и делает антенну согласованной. Но одновременно это создаёт короткозамкнутый виток, который не даёт антенне полноценно работать на магнитную составляющую.
Таким образом эта конструкция вообще ничего не ловит, ни электрическую, ни магнитную составляющую. Абсолютно бесполезная вещь.
Однако, обратите внимание на то, что ток по внешней стороне оплётки всё-таки течёт. Допустим, у нас горизонтальная поляризация, как у ТВ каналов, и электрическое поле наводит на поверхности петли ток с максимумами в верхней и нижней точках петли.
Но внутрь кабеля этот ток не попадает.
Как запустить ток, текущий по внешней стороне оплётки внутрь кабеля? При этом не нарушив симметрию и согласование антенны.
Для этого делается разрыв оплётки в верхней точке петлевой антенны. И это очень грамотный и результативный ход. Через этот разрыв ток со внешней стороны оплётки затекает внутрь кабеля.
Этот момент стоит рассмотреть более пристально.
По поверхности оплётки слева и справа от разрыва течёт ток I1 и I2. Достигая обрыва на внешней стороне оплётки, этим токам не остаётся ничего другого как затечь на внутреннюю сторону оплётки, где они становятся токами Iа и Id.
Как только они затекли на внутреннюю сторону оплётки, мы можем смело считать, что они попали внутрь кабеля. Ток на внутренней поверхности оплётки, т.е. одного проводника линии передачи, вызывает ответный ток на поверхности центральной жилы, т.е. второго проводника, это токи Ib и Ic.
Таким образом, разрыв оплётки — это разъём, через который ток со внешней стороны оплётки затекает внутрь кабеля.
Несмотря на то, что центральная жила кабеля экранирована от внешнего поля и сама не принимает сигнал, ток в ней распределяется так же как в обычной петлевой антенне. Максимумы тока у нас в верхней и нижней частях петли. Поэтому антенна сбалансирована и согласована (на первый взгляд).
Так как подключена она к несимметричной линии, то рекомендуется использовать её с симметрирующими устройствами, запорным дросселем или в крайнем случае с U-коленом.
Так же стоит учесть, что активное сопротивление антенны больше 75 Ом (в идеале 200 Ом, но на практике заметно меньше), поэтому по хорошему нужно бы поставить трансформатор сопротивлений, но обычно этого не делают.
Преимуществами этой антенны являются:
- Относительная простота изготовления. Её запросто может собрать человек, далёкий от понимания её принципа работы, главное, чтобы кабель был под рукой;
- Лучшее согласование с низкоомным кабелем, чем у шлеф-вибратора и обычной петлевой антенны. Но причина низкого активного сопротивления не такая уж радужная.
Недостатком этой антенны является то, что она всегда расстроена, т.е. не в резонансе. Именно из-за этого у неё не такое высокое активное сопротивление, как могло быть в резонансе.
Почему она расстроена?
Длина волны на поверхности оплётки и внутри кабеля не совпадают. На поверхности у нас коэффициент укорочения незначительный, около 0.95. А внутри кабеля он может быть 0.6. Поэтому, как ни старайся, эту антенну сложно настроить. Из-за этого у неё хуже усиление, чем у обычной петлевой, но зато из-за такой расстройки у неё шире полоса пропускания.
За счёт широкой полосы такая антенна вполне пригодна для приёма нескольких каналов например в диапазоне цифрового ТВ. Для чего она обычно и используется.
Теперь можем сделать выводы:
- Петлевая антенна из коаксиального кабеля с разрывом оплётки в верхней точке петли – это антенна для приёма электрической составляющей радиоволн с горизонтальной поляризацией
- Разрыв оплётки – это разъём, через который ток с поверхности оплётки затекает внутрь кабеля
- Антенна конструктивно расстроена от резонанса, поэтому относительно широкополосна с невысоким усилением
Надеюсь, мне удалось донести до всех интересующихся то, как работает эта антенна. До сих пор нормального объяснения на YouTube я не видел. Ставьте лайки, если видео было полезным, подписывайтесь на канал и оставляйте предложения в комметариях, о чём хотите услышать в следующих роликах.
На сегодня всё. Счастливого зомбоапокалипсиса!
