Рис. 4.5.15.
…И вот вам результат. Приёмная антенна не работает. Несмотря на все меры (правильные и достаточные) по подавлению паразитного приёма оплёткой. Вернее антенна-то работает. Но так, что лучше бы не работала - принимает все что угодно и со всех направлений и почти не дает выигрыша по сравнению с передающей (в режиме приёма).
В чём дело? Если антенна у других и на модели работает, а у нас на практике - нет, из этого следует, что надо искать разницу. Что у нас не так как у других или на модели? Правильно, окружающий антенну разнообразный металл - другие антенны, линии, какие-то чужие провода.
Ведь эти провода тоже принимают сигнал. ЭМВ ведь телепатией не владеет, и понять, что мы считаем приёмной антенной, а что неработающими и несущественными в данный момент железяками, не может. И потому наводит токи во всех проводниках, которые встретила на своем пути. Естественно эти токи вызывают вторичное излучение (переизлучение), т.к. провод с ВЧ током не может не излучать. И столь же естественно - переизлученные сигналы имеют другое направление, чем принятые. Иными словами, происходит отражение ЭМВ от металла. Точно такое же, как и отражение света (тоже ЭМВ) от зеркала (тоже металл).
Так почему же направленная приёмная антенна теряет ДН в окружении других проводов?
Представьте себе, что вы (да-да, именно вы, читающий эти строки) направленная приемная антенна. Ваша задача: ночью увидеть-принять световое сообщение сигнальным фонариком с известного азимута. Вы сидите в поле и вглядываетесь в темноту заданного направления. А впереди и по бокам расставлены зеркала. Много зеркал. Их количество и положение вам неизвестно. Зеркал не видно - ночь. Зато с боков и сзади так и полыхают мешающие огни. Увидев свет, можете ли вы поручиться, что его источник действительно расположен в том направлении, куда вы смотрите? Ведь это вполне может быть свет, пришедший с совсем другого направления, и отраженный одним из зеркал. А если это все же действительно нужный вам фонарик с правильного направления, сможете ли вы разобрать, что он передает, если глаза слепят мешающие огни, отражаемые зеркалами?
То есть вы (приёмная антенна) не виноваты. Вы смотрите именно туда, куда надо, не отвлекаясь по сторонам (направленная ДН). Но окружающие зеркала (металл) своими отражениями (переизлучением) создают такие условия приёма, что сигналы с других направлений (помехи) попадают вам (антенне) в глаза (в главный лепесток).
Эта простенькая модель делает понятнее тот факт, что проблема не в приёмной антенне (она-то как раз в полном порядке), а в окружающем её металле, способным отражать ЭМВ с рабочей частотой. На КВ такими отражателями являются резонирующие на данной частоте провода (нерезонансного отражения на КВ можно не бояться - для такого отражения размер металлической поверхности должен быть минимум несколько l).
А что у нас резонирует на рабочей частоте? Правильно - передающая антенна. Мы её затем и делали и настраивали так, чтобы она там резонировала. Конечно, может случиться, что кроме передающей антенны еще что-то из окружающего металла (внешняя сторона оплётки кабеля, мачта, чужие провода) имеет резонанс на рабочей частоте. Но как с этим бороться (если вы до сих пор этого не сделали), мы уже знаем (п. 3.6.6) - резать на куски (по крайней мере, по ВЧ - дросселями), вносить потери. Но саму передающую антенну ведь не порежешь. Она нам ведь нам нужна. И именно резонансная.
Поэтому далее в этом параграфе мы сосредоточимся именно на переизлучении передающей антенны, если же у вас переизлучает что-то иное, воспользуйтесь рекомендациями п. 3.6.6. Это имеет смысл сделать и для снижения помех при передаче, и для устранения влияния окружающего металла на ДН и Za передающей антенны.
Определимся, насколько велики искажения ДН приёмной антенны из-за переизлучения расположенной неподалеку передающей.
Возьмем 350 метровую АБ (файл …Beverage-1.maa) и в 50-ти метрах от её начала и в 5-ти метрах сбоку разместим передающий GP на 1,8 МГц. GP высотой 22 метра, настроен в резонанс удлиняющей катушкой 22 мкГн. Словом, обычный укороченный GP. Но посмотрите, что он делает с ДН антенны Бевереджа (файл …Beverage-1+GP.maa и рис. 4.5.15, ДН4)! АБ принимает со всех сторон, RDF резко снижается, F/B падает катастрофически. Даже отодвигание GP на 20 м в сторону (ДН3 на рис. 4.5.15) не возвращает F/B к исходному значению (ДН1 - АБ без GP). Только при расстоянии между антеннами 40 м ДН антенны Бевереджа становится близкой к исходной (см. ДН2 на рис. 4.5.15).
Еще более чувствительны к резонирующим проводам антенны с кардиоидной ДН. Из-за их малого усиления даже небольшие переизлученные сигналы могут полностью испортить ДН. Обратимся к рис. 4.5.16. Антенна-флаг (файл …Flag K6SE.maa) сама по себе имеет весьма высокое F/B (ДН1 на рис. 4.5.16). Но если мы расположим рядом такой же резонансный GP, как и в предыдущем примере (файл …Flag K6SE+GP.maa) и даже не рядом, а на расстоянии 200 (!) м, то F/B снизится весьма заметно - почти на 8 дБ(ДН2 на рис. 4.5.16). Если же GP будет поближе, то F/B будет совсем низким, и пользы от такой приёмной антенны будет на удивление мало. Так, при расстоянии между антеннами 80 метров F/В едва превысит 13 дБ (ДН3 на рис. 4.5.16), а при расстоянии между антеннами 40 метров F/В<7 дБ (ДН4 на рис. 4.5.16).
Как с этим бороться? Рекомендованный в [4] метод: отнести приёмную антенну подальше от передающей (в нашей аналогии с мешающими зеркалами - отойти от них далеко в сторону), едва ли можно признать удачным. Нет, нужный результат (снижение до приемлемого уровня ухудшения ДН приёмной антенны под действием переизлучения передающей) он обеспечивает. Но какой ценой!
АБ надо относить на 40..50 м. Мы и так едва нашли длинную (но хоть узкую) полоску земли под АБ. А тут требуется еще и ширина несколько десятков метров. У вас есть под антенное поле участок земли с такой площадью?
Еще хуже дело обстоит с антеннами с кардиоидной ДН. Их надо относить от резонирующей передающей антенны на сотни (!) метров. А ведь применяют такие антенны не от хорошей жизни, а от недостатка места под АБ. И потому, очевидно, что требуемых нескольких сотен метров места просто нет (были бы - мы там АБ сделали бы).
Раз уйти от мешающих зеркал (резонансной передающей антенны) нам некуда, остается один способ - испортить эти зеркала, так чтобы они стали совсем плохими отражателями. Испортить отражающую (то есть - резонирующую) передающую антенну дело нехитрое. Надо просто увести её резонанс максимально далеко от рабочей частоты (т.е. расстроить её, и посильнее). При этом её способность к переизлучению на рабочей частоте многократно падает, и влияние на ДН приёмной антенны оказывается минимальным.
Снова возьмем 350 метровую АБ с GP рядом (…Beverage-1+GP.maa) и уменьшим расстояние между антеннами до 1 метра. Получится очень плохая ДН (рис 4.5.17, ДН2). Но если замкнуть накоротко удлиняющую катушку в GP, то передающая антенна перестанет резонировать на рабочей частоте и портить ДН АБ (рис.4.5.17 ДН1). ДН АБ становится практически такой же, как и при отсутствии передающей антенны.
Таким образом, если вы позаботитесь о расстройке передающей антенны в режиме приёма, то АБ может быть расположена совсем близко.
Расстройка передающей антенны позволяет располагать недалеко от неё и приёмные антенны с кардиоидной ДН (п. 4.5.4). Но в силу малого усиления такие антенны более чувствительны даже к слабым переизлученным полям. Поэтому их не следует располагать ближе 10..15 м даже от сильно расстроенной передающей антенны.
Итак, если имеется отдельная приёмная антенна, то передающую антенну в режиме приёма надо расстраивать. Возразят - мало кто ставит отдельное реле "передача/приём" в точке питания передающей антенны для её расстройки, но, тем не менее, многие успешно применяют отдельные приёмные антенны. Дело вот в чем - часто расстройка передающей антенны в режиме приёма получается автоматически, без принятия специальных мер. Ведь в режиме приёма активный элемент выходного каскада передатчика закрыт. То есть выходное сопротивление молчащего передатчика не 50 Ом, поэтому кабель, идущий к передающей антенне не согласован. И он трансформирует высокое выходное сопротивление неработающего передатчика к антенне в зависимости от длины кабеля (см. 3.2.4). Весьма вероятно, что результатом этой трансформации будет импеданс с большой реактивной составляющей, которая и даст расстройку передающей антенны.
Имеет смысл проверить гетеродинным индикатором резонанса, где расположены резонансные частоты вашей передающей антенны в режиме приёма. Если они отличаются от рабочей частоты (или частот, если антенна многодиапазонная) меньше, чем на + 30% (цифра условна, зависит от типа приёмной антенны и расстояния до неё), то надо принимать меры по расстройке. Это может быть изменение длины кабеля передающей антенны и/или установка в точке её питания отдельного реле "передача/приём", кардинально расстраивающего антенну (например, отключающее GP от противовесов и кабеля, или наоборот, замыкающее СУ накоротко, и т.д.).
Надо отметить, что подобные меры приходится принимать не только к вертикальным передающим антеннам. Обычный диполь, или Inv V может испортить ДН приёмной антенны ничуть не меньше (см. файл …Beverage-1+Inv V.maa).