Властивості антени Фукса, сайт радіоаматорів
На радіоаматорських форумах і до цього дня «ламається чимало копій» з приводу напівхвильових вібраторів, які живляться з кінця, і з приводу антени Фукса, зокрема. Принцип роботи цих антен практично не описаний у літературі та викликає безліч дискусій. Опис конструкції часто має зовсім мало спільного з оригіналом, запатентованим свого часу паном Фуксом. Хочу поділитися результатами своїх спостережень та деякими міркуваннями. Експериментуючи з антенами на дачі, я якось виготовив антену, описану в статті «Невмираюча антена Фукса» (Радіо, 2007 № 5). Спробував усі варіанти, наведені у статті, та зупинився на класичному:
Але виникали сумніви. Принцип роботи був зрозумілий. Відгуки на цю конструкцію були суперечливі. «Диво» сталося. Антена успішно заробила. Варіант харчування напівхвильового вібратора з кінця для мене як для любителя подорожувати був дуже привабливий, і я продовжив експерименти. Пробував різні конструкції, підбирав індуктивність із метою перекрити максимальну кількість діапазонів. Отримував різні, часом несподівані результати. Розуміння прийшло трохи згодом і в результаті всі отримані результати склалися в єдину картину, яку я і хочу уявити.
Спочатку розглянемо класичний варіант антени Фукса з довжиною вібратора, що дорівнює половині довжини хвилі та коливальним контуром. Саме таку я зробив. Довжина полотна 42 м. Як контур використовував КПЕ від старого лампового приймача, в якому роторні пластини електрично з'єднані з корпусом, а ізольовані статорні. Полотно антени приєднав до статорних пластин і саме в такому варіанті все успішно запрацювало. Жодних противаг не знадобилося. Випадковоторкнувшись у процесі налаштування до корпусу КПЕ, я відчув помітне печіння. Піднесена неонова лампочка яскраво сяяла. Навіть при 5 Вт ВЧ напруга на корпусі КПЕ досягала сотень вольт. Мушу сказати, що саме ця обставина змусила мене перейти до класичного варіанту з індуктивним зв'язком. При безпосередньому зв'язку та поганому заземленні (а де в полі взяти хороше?) або його повній відсутності, ВЧ напруга опинялася на корпусі трансівера з усіма неприємними наслідками. ВЧ напруга на корпусі КПЕ теж не дуже подобалася і, недовго думаючи, я переключив полотно антени на корпус КПЕ, щоб ВЧ напруга залишилася на ізольованій секції, яка знаходиться всередині корпусу. Результат виявився плачевним, антена не працювала. Індикатор трансівера показував повну неузгодженість за будь-якого положення ротора КПЕ. Була глибока ніч, думати було ліньки. Повернув усе, як було, вирішивши з метою безпеки помістити СУ в пластиковий корпус.
Подальші експерименти пішли шляхом підбору індуктивності з метою максимального перекриття аматорських діапазонів без будь-якої комутації. Зменшивши індуктивність, досяг налаштування на 80 м при майже повністю введених пластинах КПЕ. На 40 м при цьому пластини були введені майже на чверть, на 20 м зовсім небагато. На всіх трьох діапазонах вдалося досягти повного узгодження, але виявилося, що антена має яскраво виражені резонансні властивості. При перебудові по спектру її необхідно підлаштовувати для повного узгодження. Особливо це було помітно на 80 м. Виходив своєрідний преселектор. Якось, сидячи за трансівером на веранді, почув ззаду голос сусіда: «Добре пищати, включив би новини». Без проблем. Поворот верньєра і ми слухаємо одну з радіостанцій мовлення діапазону 31м. Цікаве булочерез хвилину. Я розумію, що антена не налаштована, а тому гучність потужної мовлення не велика, сигнал проходить із шумами і S-метр показує лише 5 балів. Повертаю ротор КПЕ. Гучність зростає, шуми зникають, РК шкала S-метра заповнюється сегментами та цифра 5 змінюється на +. Це тішить, але довжина полотна явно не відповідає частоті 9,6 МГц. Після відходу сусіда спробував налаштувати антену на 30 м, і мені вдалося. Для 17 м пластини ротора довелося вивести повністю, але також вийшло. Все це змусило замислитись над тим, що відбувається. Взяв аркуш паперу та намалював контур. А що таке вібратор завдовжки півхвилі? Так це теж контур, лише з розподіленими параметрами. Два цих контури у нас з'єднані у загальній точці. А тепер пригадаємо, що сам корпус КПЕ в силу своїх розмірів теж має деяку ємність і може працювати як обкладка конденсатора. А де друга? Ризикну припустити, що це полотно антени. Так і намалюємо. Нехай умовно, оскільки друга обкладка Ссв насправді приєднана до розподіленої ємності вібратора, а не його далекого кінця.
Що ж сталося? Правильно, пов'язані коливальні контури. Саме так і веде себе антена Фукса. Звідси і селективність, і налаштування здавалося б поза діапазоном. Адже перебудовуючи один із зв'язаних контурів, ми тим самим вносимо реактивний опір і до другого, перебудовуючи його. Головне, щоб зв'язок між нашими контурами був достатнім. Помнете, коли я підключав вібратор до корпусу КПЕ? Місткість зв'язку виявилася дуже крихітною і недостатньою для передачі енергії з контуру в вібратор. Спробував ще раз. Так, не працює. А тепер підключимо до статорної секції КПЕ дріт сантиметрів 30. Працює. Ось і розгадка! А тепер згадаємо антену «Цепелін», J-антену, антену RX3AKTі тому подібні. Усі вони харчуються налаштованою лінією. А що таке налаштована лінія? Правильно, це теж коливальний контур. Та вони родичі! Декілька рекомендацій тим, хто вирішить повторити антену Фукса.