Какого размера должна быть антенна

Почему размеры антенны должны быть пропорциональны половине длины электромагнитной волны?

ОТВЕТ

Антенна - это устройство, обеспечивающее связь между электромагнитными волнами, распространяющимися в пространстве, и электрическим током в металлических проводах. То есть, в случае передающей антенны источником электромагнитной волны является ток, протекающий в антенне, а в случае приемной антенны распространяющаяся электромагнитная волна генерирует ток. 

Большинство антенн работают, используя явление резонанса для создания стоячей волны. Стоячая волна возникает, когда длина антенны кратна половине длины электромагнитной волны (приблизительно, так как на практике при расчете длины антенны используется также коэффициент укорочения, зависящий от толщины антенны).

Размеры антенны зависят от ее типа. Простейшими антеннами являются Вибратор Герца. Такие антенны строятся из двух кусков проводника, у каждого из которых один конец свободен, а другой подключен к фидерной линии. Питающая линия должна доставлять энергию к радиатору с минимально возможными потерями. 

В идеале размер антенны должен быть выбран таким образом, чтобы импеданс (который является обобщением электрического сопротивления в цепях переменного тока) в точке подключения фида был как можно меньше. 

Если длина антенны равна половине длины волны, то на свободных концах проводников амплитуда тока будет равна нулю и достигнет максимума в средней точке. Амплитуда напряжения, в свою очередь, будет максимальной на концах и минимальной в средней точке, т.е. в месте соединения проводников с фидерным кабелем. В этом случае импеданс также будет низким. Это обеспечивает оптимальную работу антенны.

Однако возможны и другие конфигурации. Например, длина излучателя в четвертьволновых антеннах равна 1/4 длины волны. Такая антенна состоит из одного проводника, установленного перпендикулярно плоскости земли. Четвертьволновые антенны особенно полезны для излучения/приема длинных волн, где строительство полуволновых антенн было бы непрактичным.

Кроме того, длина полуволновой антенны может быть уменьшена, если в систему добавить катушку. Это снизит резонансную частоту, т.е. длина волны, принимаемой антенной, будет больше, чем в системе без катушки.