Кіріспе
Радио антеннасының түрі – Бевердж антеннасы немесе «толқын антеннасы» – негізінен төмен және орта жиілікті радио диапазондарында қолданылатын ұзын сымды қабылдағыш антенна. Оны 1921 жылы Гарольд Х. Бевердж ойлап тапқан. Бұл антеннаны әуесқой радио операторлары, қысқа толқынды тыңдаушылар, ұзақ толқынды радио DX-ерлер және әскери мақсаттарда пайдаланады. Бевердж антеннасы – жерден бірнеше метр биіктікте орнатылған, ұзындығы жарты толқыннан бірнеше толқынға дейін (ондағаннан жүздеген метрге дейін; ЖЖ диапазонында бірнеше шақырымға дейін; ұзақ толқын үшін шақырымдармен өлшенетін) көлденең сымнан тұрады. Сымның бір шеті қабылдағышқа қосылған желіге жалғанады, ал екінші шеті жерге қарсылық арқылы жалғастырылады. Антеннаның бір бағытты сәулелену диаграммасы бар, оның негізгі лобысы қарсылыққа жалғанған жағынан аспанға қарай көлбеу бұрышпен бағытталған. Бұл оны ионосферадан шағылысқан, көкжиектегі станциялардан келетін алыс қашықтықтағы аспан толқыны (skip) сигналдарын қабылдауға өте қолайлы етеді. Дегенмен, антенна сымы қабылданатын хабар таратушыға қарай бағытталған болуы керек. Бевердж антеннасының артықшылықтары – жоғары бағыттылық, резонанстық антенналарға қарағанда кеңірек жолақтылық және алыс және шетелдік хабар таратушылардан сигналдарды жақсы қабылдау қабілеті. Оның кемшіліктері – үлкен физикалық өлшемдері, көп жерді қажет етуі және қабылдау бағытын өзгерту үшін бұрылу мүмкін еместігі. Көп жағдайда кең азимутты қамту үшін бірнеше Бевердж антенналары қолданылады.
The Beverage antenna or "wave antenna" is a long wire receiving antenna mainly used in the low frequency and medium frequency radio bands, invented by Harold H. Beverage in 1921. It is used by amateur radio operators, shortwave listeners, longwave radio DXers and for military applications. A Beverage antenna consists of a horizontal wire from one half to several wavelengths long (tens to hundreds of meters; yards at HF to several kilometres; miles for longwave) suspended above the ground, with the feedline to the receiver attached to one end, and the other end of the wire terminated through a resistor to ground. The antenna has a unidirectional radiation pattern with the main lobe of the pattern at a shallow angle into the sky off the resistor terminated end, making it ideal for reception of long distance skywave (skip) transmissions from stations over the horizon which reflect off the ionosphere. However the antenna must be built so the wire points in the direction of the transmitter(s) to be received. The advantages of the Beverage are excellent directivity, a wider bandwidth than resonant antennas, and a strong ability to receive distant and overseas transmitters. Its disadvantages are its physical size, requiring considerable land area, and inability to rotate to change the direction of reception. Installations often use multiple Beverage antennas to provide wide azimuth coverage.
Тарих
Гарольд Бевередж 1919 жылы Оттер Клифс радиостанциясында Бевередж антеннасына ұқсас қабылдау антенналарын сынап көрді. 1920 жылы ол екі жақты бағытталған ұзын сымнан жасалған антеннаның, жоғалтуға бейім жерге жақын орналастырылып, сымының бір ұшына резистор қосылғанда, бір жақты бағытқа ие болатынын тапты. 1921 жылы Бевередж өзінің антеннасына патент алды. Сол жылы RCA-ның Риверхед (Нью-Йорк), Белфаст (Мэн), Белмар (Нью-Джерси) және Чатэм (Массачусетс) қабылдау станцияларында трансатлантикалық радиотелеграфиялық байланыс үшін 9 мильге (14 км) дейін созылатын Beverage ұзын толқынды қабылдағыш антенналар орнатылды. 1927 жылы ашылған алғашқы трансатлантикалық телефон жүйесі үшін AT&T компаниясы Мэн штатының Холтон қаласында 3 мильге (5 км) ұзын және 2 мильге (3 км) ені бар төрт фазалық Beverage антенналар жиынтығын салды. Бұл, мүмкін, ең ірі Beverage антеннасы болды.
Пайдалану
Beverage антенналары өте жақсы бағыттылыққа ие, бірақ Жерге жақын орналасқандықтан абсолютті күшейімділік бермейді; олардың күшейімділігі әдетте -20-дан -10 dBi-ға дейін болады. Бұл көбінесе мәселе тудырмайды, себебі антенна атмосфералық радио шуының жоғары деңгейде болатын жиіліктерде қолданылады. Осы жиіліктерде сигнал-шу қатынасын қабылдағыштың шуы емес, атмосфералық шу анықтайды, сондықтан тиімсіз антеннаны қолдануға болады. Антеннадан түсетін әлсіз сигнал қабылдағышта маңызды шуды тудырмай күшейтілуі мүмкін. Антенна тарату үшін қолданылмайды, өйткені олай істеу жағдайында қуаттың көп бөлігі тоқтату кедергісінде босқа жұмсалады. Бағыттылық антенна ұзындығымен бірге артады. Бағыттылық тек 0,25 толқын ұзындығында дамуға бастаса, бір толқын ұзындығында маңызды болады және антенна шамамен екі толқын ұзындығына жеткенше үнемі жақсарады. Екі толқын ұзындығынан ұзын Beverage антенналарында бағыттылық арта бермейді, себебі антеннадағы ток радио толқынымен бір фазада қала алмайды.
Directivity increases with the length of the antenna. While directivity begins to develop at a length of only 0.25 wavelength, directivity becomes more significant at one wavelength and improves steadily until the antenna reaches a length of about two wavelengths. In Beverages longer than two wavelengths, directivity does not increase because the currents in the antenna cannot remain in phase with the radio wave.
Іске асыру
Бір сымдық сусындар антеннасы әдетте бір жарымнан екі толқын ұзындығына дейінгі бір түзу мыс сым болып табылады, ол жер бетіне параллель, қажетті сигнал бағытында созылады. Сым жерден жоғары оқшауланған тіректерге ілінеді. Сымның алыс ұшынан жерге қосылатын таяққа сымның сипаттамалық кедергісіне шамамен тең (400-ден 600 Омға дейін) индуктивтіліксіз кедергі қосылады. Сымның екінші ұшы қабылдағышқа қоректендіру желісіне жалғанады. Кейде артқа қарай бағыттылықты басқару немесе екі бағытта ауысу үшін екі сымдық нұсқа қолданылады. Антенна 2-ден 128-ге дейін немесе одан да көп элементтерден тұратын массив ретінде кең, соңғы және қадамды конфигурацияларда да іске асырылуы мүмкін, бұл осы жиіліктерде қол жеткізу өте қиын болатын бағыттылықты едәуір жақсартады. AT&T компаниясы Мэн штатының Хоултон қаласындағы ұзын толқынды телефон қабылдағыш станциясында төрт элементті кең жақты/қадамды Beverage массивін қолданды. 64 элементтен тұратын немесе одан да көп үлкен фазалық Beverage массиві горизонттан тыс радиолокациялық жүйелер үшін қабылдағыш антенналар ретінде пайдаланылды. Антеннаның кіріс кедергісі сымның жерге қатысты сипаттамалық кедергісіне тең, сымның биіктігіне байланысты 400 мен 800 Ом аралығында болады. Әдетте, қабылдағышты антеннаның соңғы нүктесіне қосу үшін 50 Ом немесе 75 Ом коаксиалды кабель қолданылады. Мұндай төмен кедергілі беріліс желісі мен антеннаның жоғары 470 Ом кедергісі арасында сәйкестендіру трансформаторы орнатылуы керек.
Патенттер
U. S. Patent 1,381,089 7 маусым, 1921 Радио қабылдау жүйесі – Ішімдік антеннасы
U. S. Patent 1,434,984 7 қараша, 1922 Радио қабылдау жүйесі – екі бағытты Ішімдік антеннасы
U. S. Patent 1,434,985 7 қараша, 1922 Радио қабылдау жүйесі – бірнеше қабылдағышпен Ішімдік антеннасын пайдалану
U. S. Patent 1,434,986 7 қараша, 1922 Радио қабылдау жүйесі – Ішімдік антеннасы, жанама толқын ұзындықтарынан кедергіні жою үшін таңдамалы тізбектері бар
U. S. Patent 1,487,308 18 наурыз, 1924 Радио қабылдау жүйесі – Ішімдік антеннасының бағыттылығын жақсарту
U. S. Patent 1,556,122 6 қазан, 1925 Радио қабылдау жүйесі – Ішімдік антеннасының бағыттылығын жақсарту
U. S. Patent 1,658,740 7 ақпан, 1928 Радио қабылдау жүйесі – жақсартылған бағыттылық үшін екі немесе одан көп Ішімдік антенналарын тікелей фазалау
U. S. Patent 1,768,239 Ішімдік антеннасының жанама бөлігі арқылы алынатын кедергіні азайту
U. S. Patent 1,816,614 Толқын антеннасы – Ішімдік антеннасының бағыттылығын жақсарту
U. S. Patent 1,821,402 Сатылап орналасқан Ішімдік антенналар және фазаланған сатылап орналасқан Ішімдік антенналар
U. S. Patent 1,434,984 Nov 7, 1922 Radio Receiving System the bidirectional Beverage antenna
U. S. Patent 1,434,985 Nov 7, 1922 Radio Receiving System using a Beverage antenna with multiple receivers
U. S. Patent 1,434,986 Nov 7, 1922 Radio Receiving System a Beverage antenna with selective circuits to eliminate interference from adjacent wavelengths
U. S. Patent 1,487,308 Mar 18, 1924 Radio Receiving System improvements to the directivity of the Beverage Antenna
U. S. Patent 1,556,122 Oct 6, 1925 Radio Receiving System improvements to the directivity of the Beverage Antenna
U. S. Patent 1,658,740 Feb 7, 1928 Radio Receiving System broadside phasing of two of more Beverage antennas for improved directivity
U. S. Patent 1,768,239 Reducing interference received through a sidelobe of a Beverage antenna
U. S. Patent 1,816,614 Wave Antenna improvements to the directivity of the Beverage Antenna
U. S. Patent 1,821,402 Staggered Beverage antennas and phased staggered Beverage antennas