СРЕДНЕВОЛНОВЫЕ АНТЕННЫ
Средневолновые антенны значительно превышают по своим габаритам антенны для ЧМ-вещания, поскольку у их сигналов значительно большая длина волны. Пользуясь вышеприведенной формулой, при делении 300 на 1,5 МГц (1500 кГц) мы получаем длину волны сигнала на частоте около 1500 кГц равной 200 м. Длина волны сигнала частотой 535 кГц (0, 535 МГц) - почти 561 м.
Простейшая средневолновая антенна - это медный провод длиной в 1/4 волны, подвешенный горизонтально между двумя столбами или деревьями на высоте не меньше 10 м над уровнем почвы. Для частот около 1500 кГц длина четвертьволновой антенны - примерно 50 м. Как обнаружил К. Дин Стивенс, такая простейшая антенна обеспечивает дальность приема около 30 км при ЭМИ 100 ватт и отсутствии помех от других станций (см. главу "Необходимое оборудование"). Антенный провод не должен касаться ничего, кроме поддерживающих его электрических изоляторов. Изоляторы следует прикрепить к опорным столбам или деревьям неметаллическими тросами (пластиковыми или веревочными). Таким образом, расстояние между опорами должно превышать 50 м. Если это невозможно, антенна может целиком или частично заменить собой фидер, так что лишь ее часть будет подвешена между опорами.
Недостатком этой простой конструкции является то, что большое количество энергии излучается вертикально вверх. При вертикальной конструкции антенны потери были бы меньше. Однако, найти опору для вертикальной 50-метровой антенны куда сложнее, чем для горизонтальной. Инженерное решение - это замена провода на тонкую металлическую мачту, достаточно жесткую, чтобы поддерживать собственный вес, установленную на изолирующем бетонном основании. Чтобы сопротивляться сильным порывам ветра, мачта должна быть укреплена оттяжками. Как мы уже говорили в главе о ЧМ-антеннах, оттяжки могут повлиять на диаграмму излучения. В случае средневолновых антенн это влияние часто благотворно. Как и сама антенна, оттяжки должны быть изолированы от земли. Для это цели пользуются соединениями из дерева или толстого стекла.
Если длину средневолновой антенны увеличить до примерно 0,6 длины волны, это увеличит количество энергии, излучаемой в горизонтальном направлении. Это хорошо, поскольку усиливает напряженность поля на уровне поверхности земли. Для сигналов частотой примерно 1500 кГц 0,6 длины волны - это примерно 120 м. Вертикальную антенну можно сделать и короче, но при той же мощности передатчика у нее меньшая дальность приема.
Рис. 26.
КПД короткой антенны можно повысить путем концевой нагрузки - то есть, увеличения электрической емкости верхнего конца антенны. Можно добиться этого, поместив на верхушку антенны горизонтальный металлический диск или кольцо: чем диаметр больше, тем лучше. Другой способ - это прикрепить с помощью зажима 3, 6 или 12 радиальных металлических оттяжек к верхушке антенны, отведя их под углом (так что антенна становится похожа на зонтик) к электроизоляторам на линиях, закрепленных анкерами в земле. Можно использовать и комбинированный метод концевой нагрузки, подсоединив радиальные оттяжки к периметру диска на верхушке антенны.
В 1990 году, пользуясь компьютерным моделированием, Национальная организация вещателей США разработала конструкцию (см. рис. 26) короткой вертикальной антенны с относительно небольшой системой заземления1. По сути, это модификация вышеописанного способа концевой нагрузки. Считается, что конструкция наилучшим образом подходит для станций, передающих в диапазоне от 1000 до 1605 кГц, при мощности передатчика меньше 1000 ватт. Теоретически, ЭМИ составляет только от 20 до 45% четвертьволновой вертикали, зато конструкция очень экономна.
Рис. 27.
Конструкция НАВ - это треугольная мачта высотой 15,25 м, со стороной шириной 60 см, и нижними угловыми опорами диаметром 5 см. Концевая нагрузка состоит из шести металлических оттяжек, соединенных с верхушкой мачты и отходящих от нее под углом 45 градусов. Для частот 1485, 1584 и 1602 кГц (европейские каналы для маломощных станций) на оттяжках на расстоянии 7,2 м от верхушки мачты помещены изоляторы, так что в результате только верхние отрезки оттяжек электрически соединены с антенной. Мачта установлена на бетонном основании над вертикальным стержнем заземления длиной 2,5 м. Заземленный стержень соединен с шестью радиально расходящимися отрезками провода длиной 15,25 м, закопанными на глубине 15 см, под углом 60 градусов друг от друга (см. рис. 26).
Можно также использовать для средневолновой антенны металлические мачты, построенные для других целей, например, флагштоки или водонапорные башни, и т. п. Но НИКОГДА, НИ ЗА ЧТО и НИ В КОЕМ СЛУЧАЕ не пытайтесь использовать мачты линий электропередач.
Чтобы использовать в качестве антенны такую уже существующую конструкцию, не изолированную от земли, вам приется поэкспериментировать, чтобы найти самую подходящую точку подсоединения фидера. Вам также может понадобиться согласовывать импедансы. Для того, чтобы найти место подсоединения фидера, попробуйте прикрепить кабель зажимом к конструкции на высоте нескольких метров от земли, удостоверившись, что металл мачты и провода плотно контактируют друг с другом. Протяните провод к земле под углом в 45 градусов, и соедините с коаксиальным кабелем, ведущим к передатчику. Не прикасайтесь к антенне, наклонному проводу или горизонтальному фидеру, пока тест-сигнал идет от передатчика к антенне. Сядьте в машину и поездите по территории вашего вещания на разных расстояниях от антенны для проверки качества приема. Зарегистрируйте уровень сигнала на разных дистанциях и в разных местах. Поменяйте точку подсоединения к антенне и проведите еще одну проверку.
1 David Pinion, James Breakall, Richard Adler and Alfred Resnik, "Low Profile AM Antenna Design Study, Phase II, Final Report," in Report to the AM Broadcast Industry on the NAB AM Antenna Projects, National Association of Broadcasters (Washington, DC USA), 15 September 1990. За дополнительной информацией обращайтесь по адресу: AGL Inc., P.O.Box 253, Pacific Grove, CA 93950 USA.