Введение

Тип радиоантенны

Антенна Beverage, или "волновая антенна", – это длинная проводная приемная антенна, преимущественно используемая в низко- и среднечастотных радиодиапазонах, изобретенная Гарольдом Х. Бевереджем в 1921 году. Она применяется радиолюбителями, слушателями коротких волн, специалистами по приему дальних сигналов на длинных волнах (DXers) и в военных целях. Антенна Beverage состоит из горизонтального провода длиной от половины до нескольких длин волн (десятки – сотни метров; ярды на высоких частотах до нескольких километров; мили для длинных волн), подвешенного над землей. Линия передачи к приемнику подключается к одному концу провода, а другой конец завершается резистором, заземленным. Антенна имеет однонаправленную диаграмму направленности, с основным лепестком, направленным под небольшим углом в небо от конца, к которому подключен резистор, что делает ее идеальной для приема удаленных сигналов, распространяющихся за счет отражения от ионосферы (skip-связь) от станций, находящихся за горизонтом. Однако антенна должна быть ориентирована так, чтобы провод был направлен в сторону передатчика (или передатчиков), сигнал от которого необходимо принять. Преимуществами антенны Beverage являются отличная направленность, большая полоса пропускания по сравнению с резонансными антеннами и высокая способность принимать сигналы от удаленных и зарубежных передатчиков. К недостаткам относятся большие физические размеры, требующие значительной площади, и невозможность поворота для изменения направления приема. Для обеспечения широкого азимутного покрытия часто используются несколько антенн Beverage.

История

Гарольд Бевередж экспериментировал с приемными антеннами, аналогичными антенне Бевереджа, в 1919 году на радиостанции Оттер-Клиффс. В 1920 году он обнаружил, что длинная проволочная антенна, которая в противном случае была бы почти двунаправленной, становится однонаправленной при размещении ее близко к земле с потерями и при замыкании одного конца провода на резистор. В 1921 году Бевередж получил патент на свою антенну. В том же году длинные волновые приемные антенны Beverage длиной до 14 км были установлены на приемных станциях RCA в Риверхеде (Нью-Йорк), Белфасте (Мэн), Белмаре (Нью-Джерси) и Чатеме (Массачусетс) для трансатлантической радиотелеграфной связи. Вероятно, самая большая антенна Beverage – массив из четырех фазированных антенн Beverage длиной 5 км и шириной 3 км – была построена компанией AT&T в Хоултоне (Мэн) для первой трансатлантической телефонной системы, открытой в 1927 году.

Прибыль

В то время как антенны Beverage обладают отличной направленностью, из-за их близости к земле с потерями они не создают абсолютного усиления; их усиление обычно находится в диапазоне от −20 до −10 дБи. Это редко представляет собой проблему, поскольку антенна используется на частотах с высоким уровнем атмосферного радиошума. На этих частотах именно атмосферный шум, а не шум приемника, определяет отношение сигнал/шум, поэтому можно использовать неэффективную антенну. Слабый сигнал от антенны можно усилить в приемнике без существенного добавления шума. Антенна не используется в качестве передающей, так как это привело бы к значительным потерям мощности в оконечном резисторе. Направленность увеличивается с увеличением длины антенны. Хотя направленность начинает проявляться уже при длине в 0,25 длины волны, она становится более выраженной при длине в одну длину волны и постоянно улучшается до достижения антенной длины примерно в две длины волны. При длине антенны Beverage более двух длин волн направленность не увеличивается, поскольку токи в антенне не могут оставаться синфазными с радиоволной.

Реализация

Антенна с одним проводом обычно представляет собой один прямой медный провод длиной от половины до двух длин волн, проложенный параллельно поверхности Земли в направлении желаемого сигнала. Провод подвешивается на изолированных опорах над землей. Неиндуктивный резистор, приблизительно равный характеристическому импедансу провода – около 400–600 Ом, – подключается от дальнего конца провода к заземлителю. Другой конец провода подключается к фидеру приемника. Двухпроводный вариант иногда используется для формирования заднего нулевого минимума или для двунаправленного переключения. Антенна также может быть реализована в виде массива из 2–128 и более элементов в конфигурациях бокового излучения, направленного излучения и ступенчатого расположения, обеспечивая значительно улучшенную направленность, которую в противном случае очень трудно достичь на этих частотах. Четырехэлементный массив Beverage использовался компанией AT&T на их долноволновом телефонном приемнике в Хоултоне, штат Мэн. Очень большие фазированные массивы Beverage, состоящие из 64 элементов и более, были реализованы для приема антенн радиолокационных систем за горизонтом. Входное сопротивление антенны равно характеристическому импедансу провода относительно земли, обычно в диапазоне от 400 до 800 Ом, в зависимости от высоты подвеса провода. Как правило, для подключения приемника к концу антенны используется коаксиальный кабель длиной 50 или 75 Ом. Между такой низкоимпедансной линией передачи и более высоким импедансом антенны (около 470 Ом) следует установить согласующий трансформатор.

Патенты

U.S. Patent 1,381,089 7 июня 1921 Радиоприемная система Антенна Бевериджа
U.S. Patent 1,434,984 7 ноября 1922 Радиоприемная система Двунаправленная антенна Бевериджа
U.S. Patent 1,434,985 7 ноября 1922 Радиоприемная система с использованием антенны Бевериджа с несколькими приемниками
U.S. Patent 1,434,986 7 ноября 1922 Радиоприемная система Антенна Бевериджа с селективными цепями для устранения помех от соседних длин волн
U.S. Patent 1,487,308 18 марта 1924 Радиоприемная система Улучшения направленности антенны Бевериджа
U.S. Patent 1,556,122 6 октября 1925 Улучшения направленности антенны Бевериджа
U.S. Patent 1,658,740 7 февраля 1928 Радиоприемная система Фазирование двух и более антенн Бевериджа для улучшения направленности
U.S. Patent 1,768,239 Уменьшение помех, принимаемых по боковому лепестку антенны Бевериджа
U.S. Patent 1,816,614 Волновая антенна Улучшения направленности антенны Бевериджа
U.S. Patent 1,821,402 Антенны Бевериджа с шахматным расположением и фазированные антенны Бевериджа с шахматным расположением