Про изотропном випромінювачі.
Розгорнулася в ФИДО полеміка про изотропном випромінювачі як завжди, показала неоднозначність тлумачення простих істин і змусила знову сісти за клавіатуру. Передумовою полеміки стала заява про десятки реально існуючих конструкцій ізотропних випромінювачів. Як відомо, посилення антен часто порівнюється з посиленням изотропного або ідеального випромінювача (і те й інше має один і той же зміст.) І існує спокуса побудувати ізотропну антену в якості вимірювальної. Однак це неможливо.
Так чому неможливо побудувати "ізотропний випромінювач"?
Для початку ще раз визначимося з поняттям "ізотропний випромінювач". Найбільш часто зустрічається просте визначення - «випромінювач зі сферичною діаграмою спрямованості».
Чи вірно це визначення?
Ні, і ось чому: Антена, що має абсолютно сферичну діаграму спрямованості має коефіцієнт спрямованої дії (КНД) рівний 1.
Незаперечний факт, підтверджується законами геометричної оптики, на основі яких будуються розрахунки антен. Коефіцієнт спрямованої дії залежить тільки від діаграми спрямованості і не враховує електричні втрати в землі, близько розташованих предметах, втрати в елементах антени і т.д. Ці втрати для різних антен будуть зовсім різні. І навіть одна і та ж антена на різних висотах над землею матиме різні втрати.
Але оскільки мова при вимірюванні (порівняно) параметрів антен йде не про КНД, а про коефіцієнт посилення (КУ), при цьому стверджується, що ізотропний випромінювач має КУ рівний 1 (0 дБ). Чи не влізаючи в «нетрі» антеною теорії, прошу повірити на слово, це так насправді.
Згадаймо залежність КНД і КУ.
Де: G - коефіцієнт посилення антени,
# 951; - ККД антени,
D - коефіцієнт спрямованої дії.
Отже, коефіцієнт посилення дорівнює добутку коефіцієнта спрямованої дії на коефіцієнт корисної дії (ККД). Щоб коефіцієнт посилення антени зі сферичною діаграмою спрямованості дорівнював 1, ККД теж має дорівнювати 1.
Чи можливо спорудження антени з ККД рівним 1?
Таким чином, доведена неможливість побудови "ізотропної антени". А все що вважається ізотропним випромінювачем, може носити визначення тільки як "Антена з майже сферичної діаграмою спрямованості". Залежно від конструкції, коефіцієнт її посилення буде приблизно рівний коефіцієнту корисної дії. "Приблизно" тільки тому, що КНД теж ніколи не буде дорівнює 1.
Тепер знайдемо інше визначення поняття "ізотропна антена": "ізотропної антени вважається гіпотетичний випромінювач, що має сферичну діаграму спрямованості і не має втрат" Саме таке поняття ізотропної антени дано Айзенбергом. "Що не має втрат" якраз і говорить про ККД = 1. "Гіпотетичний" можна замінити словом "віртуальний" тобто "Реально не існуючий". Дуже шкода, що визначення не характеризує діапазонні властивості антени, але сам собою напрошується висновок, що така антена повинна бути вседіапазонной або, принаймні - широкосмугового. Звичайно ж, таке поєднання вимог до антени ще раз підтверджує неможливість її реального втілення в доступному для огляду майбутньому.
Тепер з'явилася проблема: Раз не існує ізотропна антена, щодо чого тепер вимірювати коефіцієнт посилення?
Все в нашому світі відносно, тому вимірюйте щодо того, що вам є, оскільки навіть така величина як "коефіцієнт підсилення відносно напівхвильового диполя" може застосовуватися тільки тоді, коли "диполь знаходиться у вільному просторі".
У будь-якому іншому випадку посилення диполя буде свідомо менше і посилення порівнюєш з ним антени буде вище, ніж реальне. Чим гірше зроблений диполь і чим нижче його реальний ККД, тим вищі результати ви отримаєте від порівнюєш з ним антени.
А взагалі, чи не випинаючи груди і не потрапляючи в халепу, краще за все говорити не про реальний, а про розрахунковому коефіцієнті посилення антени. Або про посилення щодо тієї реальної антени, яку можете побудувати як еталон.
А як же тоді вимірюється посилення щодо «изотропией»?
Виміряти реальний коефіцієнт посилення можна, але для цього потрібно мати спеціальні вимірювальні антени, калібровані вимірники напруженості поля, а це радіоаматорам майже недоступно. Та й процес виміру не такий простий.
Для розрахунку коефіцієнта посилення антени необхідно знати: що підводиться до антени потужність, відстань до вимірювальної антени і напруженість поля або щільність потоку потужності в точці вимірювання. Зрозуміло, далеко не кожному радіоаматорові доступні прилади для вимірювання напруженості поля або щільності потоку потужності. При розрахунках спочатку розраховується (саме розраховується) напруженість поля від гіпотетичного ізотропного випромінювача в точці вимірювань, а потім ця величина порівнюється з напруженістю поля в тій же точці при роботі реальної антени з тієї ж підводиться потужністю. Ізотропний випромінювач при цьому будувати не потрібно, достатньо тільки зробити розрахунок напруженості поля, підставивши в формули КНД = 1 ККД = 1 і КУ = 1 і реально виміряне значення потужності, що підводиться. Природно, такі розрахунки і вимірювання не кожному по плечу.
Тому в аматорських умовах простіше "зняти" діаграму спрямованості і домогтися тих параметрів, які вас цікавлять, наприклад, смуга пропускання, придушення заднього або бокового пелюсток, максимуму посилення антени.
Пам'ятайте, що при максимальному посиленні можна домогтися максимальної широкополосности і придушення, і навпаки - при максимальному придушенні посилення буде далеко не максимальним. Так що вибирайте тільки один максимальний параметр або йдіть на компроміс. А вже чого домоглися, тим і пишаєтеся. Але не кажіть ніколи і нікому, що посилення вашої антени "виміряна відносно ізотропного випромінювача" і тим більше не кажіть, що ви цей випромінювач самі і побудували.
Дальніх вам зв'язків!
73! Н.Філенко (UA9XBI)