Обзорно историческая статья по антеннам 19-20 вв.
и перспективы на 21столетие.

Вибратор Герца, диполь Герца, простейшая антенна, которой пользовался Генрих Герц в опытах 1888 года, подтвердивших существование электромагнитных волн. Это был медный стержень с металлическими шарами на концах, в искровой промежуток которого включалась катушка Румкорфа. Наименьший из применявшихся Герцем вибраторов имел длину 26см, в нём возбуждались колебания с частотой порядка 500мГц, что соответствует длине волны в 0,6м.
Под элементарным электрическим вибратором подразумевают проводник, длиной во много раз меньшей длины излучаемой волны λ, обтекаемый током высокой частоты с одинаковой амплитудой фазой на всей его длине. Его диаграмма направленности в плоскости, проходящей через ось, имеет вид восьмёрки. В плоскости, перпендикулярной оси, направленность излучения отсутствует, и диаграмма имеет форму круга. Примером практического выполнения элементарного вибратора является вибратор Герца.
Первая практическая антенна, в виде несимметричного вибратора была предложена изобретателем радио А. С. Поповым спустя 15 лет. Несимметричный вибратор представляет собой вертикальный провод длиной в четверть волны, между нижним концом которого и заземлением включается передатчик или приёмник. Заземление обычно выполняется в виде системы радиально расположенных проводов. Эти провода соединены общим проводом с одной из клемм передатчика или приёмника. Диаграмма направленности в горизонтальной плоскости имеет форму круга.
Так А.С. Попов в 1895г. получил вертикальный вибратор, как разновидность диполя Герца. Вертикальный несимметричный вибратор обеспечивает интенсивное излучение вдоль поверхности земли и поэтому получил широкое применение в радиосвязи и радиовещании на длинных и средних волнах. Одной из важных характеристик антенны. Такого типа является сопротивление излучения Rизл. Чем больше Rизл, тем больше излучаемая мощность (при заданном токе в вибраторе), выше КПД, шире полоса пропускаемых частот и ниже максимальная напряжённость электрического поля, возникающая у поверхности провода антенны при заданной подводимой мощности. Расширение полосы пропускаемых частот и снижение макс. напряжённости поля достигаются также увеличением диаметра провода антенны или применением нескольких параллельно соединённых проводов антенны.

Антенна Бевереджа (Beverage) была испытана в 1923 году, и была длиной 10 миль. Она обеспечивает увеличение помехозащищенности при приёме на длинных, средних и коротких волнах. Эта антенна названа в честь ее изобретателя H.H. Beverage. Она представляет собой горизонтальный провод с активной нагрузкой на конце провода примерно в 600 Ом, протяженностью в несколько длин волн. Эта антенна относится к антеннам бегущей волны. Провод подвешивается на высоте нескольких метров над землёй в направлении на принимаемую станцию. Эта антенна отличающаяся широким шестикратным диапазоном рабочих волн, низким уровнем боковых лепестков в горизонтальной плоскости, что обеспечивает повышенную помехозащищенность приёма. КНД антенны бегущей волны лежит в пределах 40-250, а КПД - 0,05-0,5%. Вследствие низкого КПД эта антенна не применяется для передачи.

Широкополосную антенну предложил советский учёный двадцатого столетия С. И. Надененко в 1935г. Согласно общепринятому определению, диполь Надененко, это антенна, выполненная из 6-8 параллельных проводов, расположенных по образующим цилиндра, и представляющая собой симметричный вибратор. Такой диполь применяется в качестве приёмно-передающей антенны преимущественно в диапазонах метровых и декаметровых волн для связи, вещания и др. Диполь Надененко обладает низким волновым сопротивлением (250-400 ом), что обеспечивает слабую зависимость входного сопротивления от длины волны и хорошее согласование диполя с питающим его фидером. КНД диполя Надененко (с учётом влияния земли, устраняющей излучение в нижнее полупространство), лежит в пределах от 6 до 12.

Для приёма на длинных и средних волнах в 1930-40гг. 20в., помимо несимметричных вибраторов, пользуются рамочной (магнитной) антенной, а также сложной антенной, представляющей собой композицию из рамок и вертикального вибратора. Эти приёмные антенны обладают направленными свойствами в горизонтальной плоскости и тем самым позволяют ослабить помехи радиоприёму, если источник помех находится в направлениях минимума диаграммы направленности.

Прочие антенны:
В 50-60-е гг. 20 в. в диапазонах коротких, метровых и сантиметровых волн получили распространение частотно-независимые антенны. Эти антенны отличаются от других типов тем, что они в широком диапазоне (10-20-кратном и более) имеют почти неизменные характеристики (форму диаграммы направленности, КНД, входное сопротивление и др.). Одним из распространённых типов частотно-независимой антенной является логопериодическая антенна.
Большой вклад в развитие теории щелевых антенн внесли советские учёные М. С. Нейман, А. А. Пистолькорс. К антеннам бегущей волны относятся спиральная антенна, антенна типа "волновой канал", диэлектрическая антенна, антенна поверхностной волны (импедансная антенна) и др. КНД антенн бегущей волны, применяемых на СВЧ, обычно не превышает 100.
В 60-е гг. 20 в. наметился ряд перспективных направлений развития теории и техники антенн, создание антенных решёток из большого числа излучающих элементов (электрических вибраторов, рупоров и др.), каждый из которых подведён к отдельному выходному блоку передатчика, имеющему регулируемый фазовращатель. Управляя соотношением фаз полей в отдельных излучающих элементах, можно быстро менять направление максимального излучения, а также форму диаграммы направленности антенн. Идентичным образом создаются приёмные антенные решётки из большого числа слабонаправленных антенн, подключаемых к отдельным входным блокам приёмника. Создаются антенные комплексы на основе применения электронных вычислительных машин.
В настоящее время широко внедряются и эксплуатируются экономичные, легко устанавливаемые антенны на основе использования металлизированных плёнок, с применением пневматики для придания антенне необходимой конфигурации. И как бы антенны не были видоизменены, все они являются потомками диполя Герца.

Не исключение составила ЕН - антенна, которая появилась на свет на пороге 21 века. Автором идеи в 1996 году стал Тэд Хард. Эта антенна по сути похожа на широкополосный диполь Надененко, но его размеры укорочены до 2% от длины волны. Принцип антенны основан на смещении векторов полей Е и Н по фазе на 90°, что позволило формированию волны непосредственно в вибраторе и соответственно иметь одинаковое усиление с полноразмерным диполем Герца размером в 50% длины волны, а широкополосность соизмеримую с диполем Надененко. Данная антенна в настоящее время имеет промышленное производство в разных странах Европы, Японии и ряде других стран.
Не все еще открыто в физике и волновой теории. Теоретическое обоснование разных авторов ЕН - антенны не удовлетворяет ряд научных деятелей. По этому стоит искать и находить новые горизонты в волновой теории. Мы часто сталкиваемся с учеными, отказывающимися верить в новую концепцию ЕН - антенн. Им нужны какие-то особые доказательства. Ведь еще Планк сказал, что научная теория побеждает, когда вымирают представители старой науки. Думаю время расставит точки по своим местам.
Обзор составил Вектор, Ор. Максим.

Обсудить статью можно на нашем форуме