Как распространяются радиоволны?

          Процесс распространения радиоволн в литературе описан весьма скромно. Это придает ему некую таинственность и неопределенность. Большей частью этот процесс объясняется подобно круговым волнам на поверхности воды, при падении какого-либо тела. Это выражается даже на радиолюбительских значках.

         Однако очень многие радиолюбители в своей практике, особенно в последнее время, встречаются с такими фактами, которые не находят объяснения. Особенно странно выглядит эффект, когда на 144 мгц. смещение станции всего лишь на 1 метр в сторону приводит к падению уровня сигнала от 6-7 баллов до нуля. Сначала это пытались объяснить совместным действием отраженной и прямой волны, но эксперименты в чистом поле, где такого отражения нет, все равно подтверждали этот эффект.

           Есть достаточно много модельных представлений, которые приводятся в справочниках. Но они не объясняют этот эффект. Кроме того, уже открыто чисто электромагнитное лазерное излучение, где рассеивание света вообще нет. Можно ли этого достичь и для диапазона радиоволн, где бы была очень узкая полоса излучения при простых конструкциях антенн? Это конечно же, должно заинтересовать радиолюбителей и профессионалов.

         Ниже приводится новый вариант такого представления о характере распространения радиоволн, который дает объяснения отмеченного эффекта и невольно заставит задуматься о новых возможностях в конструировании антенн.

           Представим, что в диполе начинает возбуждаться, за счет воздействия выходного каскада, переменное напряжение. Тогда диполь начинает создавать около себя электростатической поле. Это поле создается не синхронно с напряжением в самом диполе, а запаздывает, поскольку поле распространяется со скоростью света. За один полупериод, поле распространяется только на половину длины волны. Это означает. Что, когда напряжение по всей антенне будет равно нулю, электростатическое поле около антенны не исчезнет, а будет продолжать распространяться. В следующем полупериоде направление электростатического поля измениться на противоположное. Представим для наглядности этот процесс на рис 1.

Рис. 1. Схема распространения радиоволн. E- электростатические поля, H- электромагнитные поля.

На рисунке, обозначенным А, показана первый период в полуволны, а на - B - второй полупериод. Как видно второй полупериод образует замкнутую область электростатического поля. Такие пояснения обычно и даются в учебниках. Причем, как видно сами замкнутые поля изменяются в размерах и движутся со скоростью света от источника излучения. Мы можем предположить, что это происходит другим способом, как представлено на том же Рис.1С.

          Электрическое поле не образуется само по себе. В соответствии с правилом буравчика при образовании поля одновременно образуется и магнитное поле. При чем его напряженность тем больше, чем больше скорость изменение электростатического поля. Так вот попеременно происходит процесс обмена энергии магнитного и электрического полей. Причем, это происходит, как показано на Рис. 1С., где, для простоты, приведена схема распространения радиоволны одной частоты, строго поляризованной волны типа лазерного луча. По этой схеме, начала на первом колебании образуется замкнутое электрическое поле в виде плоского кольца. Оно индуцирует замкнутое магнитное поле в виде кольца, которое соединяется с кольцом электрического поля как якорная цепь, то есть в перпендикулярной плоскости. На следующем колебании исчезновение магнитного поля приводит к появлению следующего кольца электрического поля и так далее. То есть первичное электрическое поле вовсе не движется как волна на поверхности воды, а стоит на месте. Радиоволна распространяется, как бы все время наращивая цепь. Причем как раз и получается известное соотношение

(1)

то есть произведение длины волны на частоту как раз и равняется скорости света С. Длина же волны это размер электромагнитного кольца. Такое излучение характерно именно для чистой электромагнитной волны типа лазерного излучения.

           Теперь представим себе, как будет принимать приемник эти волны. Если приемник имеет электрическую антенну в виде короткого провода, меньшего длины волны, то если антенна буде находится в зоне электрического поля, то она будет заряжаться и разряжаться этим полем и сигнал будет приниматься. Если же антенна попадет в зону магнитного кольца, то она ничего принимать не будет. Наоборот, если использовать магнитную антенну, то она будет хорошо принимать сигнал в тех точках, где максимум магнитного поля и где электрическая антенна сигнал не принимала. Такой моделью или схемой как раз и объясняется отмеченный эффект на 144 мгц, который уже известен многим радиолюбителям. Собственно это имеет место и для всех частот, но 144 мг. более удобна для проведения опытов, ибо отходить в сторону надо на небольшое расстояние.

          Это представление также весьма четко объясняет смысл поляризации радиоволн. Под вертикальной поляризацией здесь понимается излучение, когда кольца электрические кольца располагаются в вертикальной плоскости. Используя новое представление о характере распространения радиоволн, радиолюбители теперь могут объяснить многие особенности, с которыми они встречались в своей практике. А их предостаточно.

          Теперь рассмотрим излучение реального диполя, который отличается тем, что он излучает сразу же много колец, как же, как и световые волны, распространяются от нити электролампочки. Причем, по новому представлению о распространении радиоволн, они не могут распространяться до бесконечности, ибо на больших расстояниях электрические и магнитные кольца не увеличиваются, а дробятся не кольца с меньшей энергией до тех пор, пока не будет достигнут минимум энергии в один квант. После этого кольца не могут индуктировать себе подобных. Хотя это и далеко от практики радиолюбителей, но имеет большое принципиальное значение, ибо вносит совсем новое понимание в законы космоса.

          В практике радиолюбителей более понятным становиться смысл пассивных элементов в антенне «волновой канал». С точки зрения обсуждаемого выше нового представления о распространении радиоволн, рефлектор представляет собой просто экран, препятствующий распространению радиоволн в его сторону. Для лучшего выполнения этой роли, его длина больше, чем вибратора. Несколько трудней объяснить роль директора. Ведь это тоже экран, но только меньших размеров, чем вибратор. Так вот, с точки зрения нового представления, это экран отражает ту часть волн, которая излучается средней частью антенны. В результате излучают только концы антенны, приближая ее к подобию лазерной волны. Дальнейшее увеличение директоров весьма мало сужает волны, ибо они только усиливают отражение средней части директора. С этой точки зрения можно предложить еще один вариант антенны на 144 мгц, где стоят два дополнительных рефлектора перпендикулярно линии излучения, как указано на Рис. 2.

Рис. 2. Схема антенны с тремя рефлекторами. 1-основной рефлектор, 2-вибратор, 3 -директор, 4- два дополнительных боковых рефлектора. Стрелкой показано направление основного излучения.

         Реализация такого варианта даст возможность избежать установки большого количества директоров. Это вариант ждет своей реализации. Желающие могут опробовать его.

Ляхов В. К. , UA4HUL