Антената "Диамант" на Blaw-Knox

[ahedproductions]

Здравейте сандъкчии!
Бих искал да споделя няколко реда за предавателните антени тип "Диамант". Тяхната ранна история е свързана с много надежди и до голяма степен провал.
През декември 1924г. Стюарт Балантайн, член на Физическия Факултет на Харвард, публикува два труда в изданията на IRE (Институт на радиоинженерите). Във втория той специфицира теоритично, че излъчватели с модифицирана (в случая разширена в средата) форма, имащи дължина 0.64 ламбда, или познатите на повечето от на 5/8 (225 електрически градуса), се очаква да създадат максимално излъчване в хоризонтална посока с кръгова диаграма. Малко след тоа в САЩ биват издигнати първите антени тип „Диамант“ със съдействието на американската компания Blaw-Knox, която като реномиран производител на стълбове за високо напрежение, несъмнено притежава експертното знание за създаване на такъв тип конструкция. За компанията това „откритие“ на Балантайн е добре дошло, поради значителното увеличение на колчеството стомана за антена.
За съжаление поради съвпадението на два фактора, който никой не предвижда, радиоразпръсквателната индустрия скоро открива, че има сериозен проблем с първите 5/8 диаманти на Blaw-Knox.
1)   Пръстеновидна мъртва зона
Скоро бива открита от Харистън ясно дефинирана мъртва зона в очакваната област на покритие на антените. Първото откритие е, че съществува нежелан лист в характеристиката със силно излъчване под висок ъгъл, намиращ се на 58 градуса над основния, предизвикващ интерферентно заглъхване в зоната на приемане.
Според книгата „Отражения“ на Максуел (1990г., стр.20):
„... излъчванията от този лист с висок ъгъл биваха отразени от йоносферата обратно към земята вечер и през нощта. На определено разстояние от предавателя, където отразената и приземната вълна, излъчена по посока на основния лист на антенната характеристика, се срещнеха с еднакъв интензитет, се получаваше интерференция между двата сигнала и силен фадинг.“
Този „висок лист“ показва, че антените били твърде високи. Допънителни изследвания доказват, че максимална сила в приземната вълна и най-добри антифадингови характеристики НЕ СЕ ПОСТИГАТ при една и съща височина, обезмисляйки конструкцията.
Максуел пише още (на следващата 21 страница): „Решението на проблема бе редукция на висчината на кулата до 0.528 ламбда (190 електрически градуса), което почти изцяло елиминираше високото излъчване, редуцирайки силата в приземната вълна само с 1.03 децибела.“
Очакваното „идеално“ синусоидално разределение на тока в антената, което би дало очаквания резултат, се оказва недостижимо без физическа модификация на конструкцията, както правят някои оператори, добавяйки капацитивна шапка на върха и пускайки вертикални проводници, които се допират в „цицината“, от върха до земята, създавайки клетка, която да коригира разпределението и да елиминира мъртвата зона.
2)   Намалена зона на приемане
Очакваната зона на уверено приемане се оказва по-малка от очакваното и „уникалната“ форма на кулата се оказва директната причина за това, довеждайки до неочаквани изменения в основното листо на характеристиката. Това второ откритие, направено съвместно от Джордж Браун и Херман Гиринг от радиоразпръсквателната секция на RCA в отговор на молба за помощ от страна на персонала на станция WCAU (Филаделфия), разкрива слабото представяне на новата 152-метрова голяма Blaw-Knox антена на станцията. Браун убеждава Гиринг да се включи в пстрояването на умален модел на антената на WCAU, който в последствие двамата изследват. Техните измервания и изчисления доказват недвусмислено, че тези „масивни метални структури“ никога няма да дадат очакваната теоритична напрегнатост на полето и диаграма на насоченост без някакви модификации. В крайна сметка всичко се свежда до формата на излъчвателя! Както Браун казва в последствие „..проблемът беше в тази цицна в средата...“, която изменя вертикалното разпределение на тока в антената по начин различен, от очаквания. По късно Лапорт обобщава проблема в публикацията си от април 1935г.
В резултат на това на върха на антените някъде в 30-32г. се появява позната ни игла с регулируема дължина, позволяваща на инженерите да „настроят“ антената според нуждите и измерванията по време на инсталацията, намалявайки дължината до 190 електрически градуса, компенцирайки недъга на конструкцията. В крайна сметка големи оператори като ВВС се отказват да построят втора такава антена, реализирайки последващите антенни системи по различен начин.
Антената във Вакарел със своите 215 метра би била дълга 190 електрически градуса за честота 736кХц.



Очаквано и реално разпределение на тока в антената.



В ляво е оригиналния дизайн на Балантайн. В средата е вариант, изпробван от станцията на Коминтерн в Русия и на други места, еднакво незадоволителен. В дясно може да видите решението, приложено от WCAU за корекция на характеристиката на тяхната антена.

В никакъв случай не искам с тези редове да отнема по някакъв начин значимостта на антената на РПС Вакарел като обект с уникална история и национално значение. Но сметнах за нужно в тези последни дни и месеци от нейното съществуване да призная нейните недостатъци и да се поуча от тях. Все още отправям търсещ поглед на излизане и влизане от София и все още величествената гледка на кресивата и елегантна конструкция ми гали душата. И не ми се мисли за деня, в който ще погледна и няма да я видя...
Бъдете здрави!
Билян

[slavi]

Браво Биляне! Една много полезна лекция за нас, неуките.
Независимо от недостатъците, тази конструкция е вършила работа в онези години (пък защо не и сега?). То, в историята, въобще на техниката, има много примери на не най-добрите решения, но са ползвани с десетилетия. Нашите предци са ги доразвивали и така, стъпка по стъпка, техниката е вървяла напред. Но, поне това е моето мнение, няма идеални решения, всичко е компромис...
Иначе, за "нашата" антена не ми се говори и пише!...