Представьте себе: 40 лет назад в области генерации радиоволн был открыт волновой процесс, прежде не известный науке! Природа нового процесса также не вписывалась ни в одну из известных теорий. Открытие было сделано инженером-конструктором К.П.Харченко в процессе изучения свойств сконструированной им антенны ОБ-Е.
Открытие не известного прежде волнового процесса, по логике вещей, должно было стать сенсацией для всей мировой науки! Однако, данное открытие по сей день замалчивается, нигде не афишируется, и единственно, где о нём можно прочесть, так только в книгах самого К.П.Харченко и его старых журнальных публикациях.
В наше подлое время такое иногда случается, что новое открытие становится вдруг «неудобным» для власть имущих, формирующих и контролирующих мировоззрение народных масс. Например, в 1920 году в Иордане археологи раскопали древний город Джераш (Гераса), разрушенный в 8 веке землетрясением и скрытый от человеческих глаз более чем на тысячу лет слоем земли и песка. В этом городе помимо всего прочего был небольшой раннехристианский храм, воздвигнутый в первых веках новой эры в честь двух особо почитаемых верующими врачей — Космаса и Дамиана. Когда в 1920 году этот храм раскопали, все причастные к этому делу дико удивились его напольной мозаике. Среди изображений людей, животных и птиц на мозаичном панно располагались десятки (!) изображений свастик (да, да, свастик!) разного направления вращения и движения! Древний художник изобразил их движущимися во все стороны и вертящимися и влево, и вправо, словно желая тем самым сказать, что тогда, в раннем христианстве, свастика была графическим изображением вездесущего Духа Святого, силою которого, как утверждали древние верующие, эти двое святых христиан лечили людей. Возможно, что так и было тогда! Сейчас же в современном христианстве образ Святого Духа передаётся с помощью образа летящего голубя! Суть та же — изображается движение, но не в той стихии, поэтому в современном образе уже нет той эзотерической тайны, которая была в раннехристианской свастике. Да ещё в такой уникальной, летящей, какая представлена на мозаике первых веков нашей эры в храме святых Космаса и Дамиана!
Я рассказал об этом случае в статье «Мировая сенсация, которую уже целый век замалчивают СМИ!»
Точно так же замалчивается уже четыре десятка лет и не вносится в учебную литературу по электродинамике и открытие Константина Петровича Харченко. Оно и понятно, почему. Чтобы не переписывать все изданные за последний век учебники по физике и электродинамике! Ведь это открытие требует от мирового учёного сообщества не только переосмысления и перекройки всех основ физики, но и очередной смены мировоззрения у всего мирового сообщества!
Вот какую «крамолу» написал К.П.Харченко в своём письме, которое он направил 12 лет назад в Министерство образования и науки РФ: «Электромагнитная теория Максвелла-Герца вообще не применима для описания электромагнитных явлений, так как она не соответствует физической сути реальной радиоволны ни по её составляющим, ни по процессу как таковому...» (Письмо Харченко —министру опубликовано в его книге «Лучистая энергия — потоки различной структуры из реальных фотонов — "радиоволны"», М., РадиоСофт, 2009, с.12).
Чтобы заявить такое самому министру образования и науки РФ, надо было иметь, как говорится, железобетонные основания! И они были у К.П.Харченко... Для него, как и для всех истинных учёных, опыт — критерий истины! А те знания, которые он получил опытным путём за долгие годы экспериментирования и научных исследований, буквально кричали, что всю современную физику надо переписывать заново! Именно всю, потому что она построена на ложном фундаменте! Менять надо в первую очередь сам фундамент современной физики!
А ведь всё начиналось с простого, Константин Петрович имел намерение доработать известную антенну американского инженера Гарольда Бевереджа, изобретённую им ещё в 1918 году. Очень хотелось нашему инженеру улучшить её характеристики, в частности, поднять её коэффициент усиления.
Вот электрическая схема антенны Бевереджа, которую он запатентовал в США в 1923 году:
Цифры указывают: 1 — поверхность земли. 2 и 8 — проводники заземления. 3 — приёмник или передатчик (в зависимости от того, на приём или на передачу используется антенна). 4 и 6 — проводники снижения. 5 — проводник с бегущей волной, имеющий длину L и диаметр d. Он подвешен над землёй на высоте h. 7 — резистор-нагрузка.
Обратите внимание на следующее: в классическом варианте антенна Гарольда Бевереджа представляет собой длинный прямой провод, подвешенный на столбах-изоляторах. Обычно его длину выбирают из расчёта 3 — 10 длин волн, на приём или передачу которых антенна должна работать. Антенну Бевереджа принято также называть однопроводной бегущей, поскольку излучающий и принимающий провод 5, в котором возникает бегущая волна, один. Роль обратного проводника, замыкающего электрическую цепь антенны Бевереджа, выполняет реальная земля.
Так выглядит антенна Гарольда Бевереджа в натуральном виде. Синяя стрелка указывает направления приёма антенны. При работе этой антенны на передачу, направление её излучения противоположное.
Поскольку обратным проводником антенны Бевереджа является реальная земля, то её работа во многом зависит от качества “земли”, её электрической проводимости.
Принцип работы антенны Бевереджа на передачу заключается в следующем: передатчик 3, имеющий заземление 2, создаёт в проводе 5 волны напряжения и тока, которые начинают бежать (перемещаться) по нему по той причине, что ко второму концу провода 5 подключен нагрузочный резистор 7 с заземлённым вторым концом. Бегущие волны напряжения и тока, двигаясь по проводу 5 и достигая его дальнего конца, частично отражаются от него, а частично уходят в нагрузочный резистор 7, и там их энергия преобразуется в тепло. Отражённые от дальнего конца провода волны напряжения и тока движутся навстречу бегущим (падающим) волнам, которые отправляет передатчик 3 в провод 5.
Поскольку у падающих и отражённых волн напряжения и тока путепровод один (проводник 5), они вынуждены взаимодействовать друг с другом. А встречаясь и взаимодействуя, падающие волны и отражённые волны (последние имеют уменьшенную энергию, за счёт потерь в резисторе Rн) образуют стоячие волны.
При этом падающая волна тока встречаясь буквально лоб-в-лоб с отражённой волной тока на поверхности одного и того же проводника, стремится буквально отбросить отражённую волну за пределы проводника, давая тем самым начало радиоволне.
Физику этого процесса можно объяснить сегодня тем, что подвижные заряды одного знака — так называемые свободные электроны, образующие падающие и отражённые бегущие волны тока, не могут сталкиваться друг с другом в проводнике. Зарядам одного знака свойственно отталкиваться друг от друга. Поэтому отражённая волна тока в антенне бегущей волны, двигаясь навстречу падающей волне тока, вынуждена уходить как бы на "верхний этаж" или "слой" и проходить над ней. В этом случае потоки электронов, движущиеся с гигантскими скоростями на встречных направлениях, причём очень близко друг к другу, вынуждены совершать колебания в направлении, перпендикулярном оси проводника.
При всей хитрой физике этого процесса, коэффициент полезного действия (КПД ) реальной антенны Бевереджа при работе на передачу крайне мал. Также мал и её коэффициент усиления (КУ) при работе на приём. Единственными плюсами этой антенны являются — её острая (узкая) диаграмма направленности и её простота.
В течение века кто только из радиоинженеров и радиолюбителей ни пытался улучшить параметры этой остронаправленной антенны... В результате такого творчества появилось несколько модификаций антенны Бевереджа: с искусственной землёй, в виде проложенных по земле проводов, с двумя и более расположенными параллельно проводниками 5.
В период с 1977-1979 годы инженер-конструктор К.П.Харченко тоже поддался искушению повысить КУ антенны Бевереджа, а главное поднять её КПД при работе на передачу.
«Было очевидно, что провод активно переносит энергию бегущей волны от генератора в нагрузку, не желая её нормально излучать (создавать радиоволны). После двух лет бесплодных попыток получить позитивный результат, стало ясно, что надо каким-то образом видоизменять связь между проводником и землёй в системе, называемой антенной Бевереджа...» — написал Харченко в своей книжке «Антенны — рупоры без видимых стенок» (ИП «РадиоСофт», Москва, 2003, с.22). Далее я тоже буду приводить из неё цитаты.
Тогда то он и нарисовал себе схему обобщённой антенны бегущей волны с противовесами, приподнятыми над землёй на высоту 0 < Z < h, и стал экспериментировать.
С этого всё и началось...
В этой схеме Харченко обозначил имеющуюся взаимную ёмкость между противовесом 2 и землёй 1 как С1. Такая же взаимная ёмкость С1 имеется между землёй и противовесом 8. В то же время между проводником 5 и противовесом 2 с остатком проводника снижения 4 имеется взаимная ёмкость С2. Такая же взаимная ёмкость С2 имеется между проводником 5 и противовесом 8 с остатком проводника снижения 6.
Справка: «Электрическая ёмкость — характеристика проводника, мера его способности накапливать электрический заряд. В теории электрических цепей ёмкостью называют взаимную ёмкость между двумя проводниками; параметр ёмкостного элемента электрической схемы, представленного в виде двухполюсника. Такая ёмкость определяется как отношение величины электрического заряда к разности потенциалов между этими проводниками». Источник.
Запомните, читатель, это определение, в конце статьи мы к нему ещё раз вернёмся.
Для переменного электрического напряжения любая ёмкость является реактивным сопротивлением, проводящим через себя переменный электрический ток. Поэтому наличие в схеме обобщённой антенны бегущей волны двух разных взаимных ёмкостей неизбежно приводит к образованию в её цепи двух разных по величине (и как потом выяснилось, разных по своему характеру) токов — I1 и I2. Их величина определяется частотой переменного напряжения, его максимальной амплитудой и реактивным сопротивлением ёмкостей. Соответственно, чем ёмкость больше, тем меньше её реактивное сопротивление, и тем выше величина переменного тока, проходящего через реактивное сопротивление ёмкости.
При нулевой высоте противовесов 2 и 8, как на рис. 1 (антенна Бевереджа), ёмкость С1 значительно больше ёмкости С2.
При высоте противовесов 1/3 h, как на рис. 5, возможно равенство С1 и С2.
Если противовесы поднять на высоту излучающего провода, а сам провод 5 поднять над землёй повыше, может получится, что ёмкость C2 будет значительно больше ёмкости C1. Таким образом, увеличивая С2 по отношению к С1 можно уйти от влияния земли на антенну!
Именно к такому варианту антенны с противовесами 2 и 8, поднятыми на высоту излучающего провода 5 и пришёл Харченко в ходе своих экспериментов (рис. 6), получив при этом прекрасные характеристики антенны (высокий КПД и большой коэффициент усиления).
Разница в этой антенне бегущей волны, которую он назвал ОБ-Е, по сравнению с антенной Бевереджа (рис. 1), заключена в том, что в ней исключены проводники 4 и 6 снижений, а проводники 2 и 8 заземления трансформированы в противовесы и подняты на высоту h.
Также Харченко выделил в схеме своей антенны зазор Δ, который обозначает зазор между точками питания антенны (между точками ввода ЭДС возбуждения. (Такой зазор между точками питания имеют все резонансные антенны, включая диполь Герца).
Ниже я предоставляю слово самому Константину Петровичу Харченко:
«Какие цели преследовались и какие результаты прогнозировались от такой переделки? Главным звеном здесь, безусловно, является устранение снижений 4 и 6, присутствующих в антенне Бевереджа. Эти снижения — вертикальные отрезки проводников — по мнению многих исследователей, способны излучить столько же энергии, сколько расходует на излучение горизонтальный проводник с бегущей волной. При этом излучение снижений (работающих как вертикальные штыревые антенны) увеличивает уровень боковых лепестков антенны бегущей волны, снижая её коэффициент направленного действия (КНД). Устранение снижений сняло оковы, связывающие горизонтальный проводник антенны с землёй, позволило изменять высоту h его подвеса, сообразуясь со здравым смыслом компромисса между габаритами опор, на которых подвешен проводник, стоимостью антенны и её КУ — конечной целью всех усилий.
КУ = КНД х КПД.
Преобразование заземлений 2 и 8 антенны Бевереджа в проводники противовесов (смотрите рис. 1 и рис. 6) стало логическим завершением способа включения генератора и нагрузки по концам горизонтального проводника.
Автор надеялся получить в итоге добавку в КУ на 4 — 5 ДБ по отношению к антенне Бевереджа при прочих равных условиях при работе на приём.
(По факту же удалось получить разницу в КУ между антенной ОБ-Е и антенной ОБ (Бевереджа) ~ 16 ДБ, то есть в 6,32 раза по напряжению и почти в 40 раз по мощности сигнала! Комментарий — А.Б.).
Впервые линейная антенна бегущей волны, выполненная по указанной выше схеме, была построена на радиоцентре №6 Министерства связи СССР к исходу 1979 года. В начале 1980 года две экспериментальные антенны ОБ-Е были построены и сданы в эксплуатацию войсковой части. (Командир в/ч И.Сафонкин)».
Предлагаю сразу же ознакомиться с отзывом упомянутого Сафонкина: «...Нами с 1980 года и по настоящее время эксплуатируются две антенны типа ОБ-Е... Работа на антеннах ведётся круглосуточно и круглогодично. Практическое её использование на протяжении длительного времени показало, что она не уступает по своим данным антеннам БС-2... Считаем, что данная антенна в будущем должна найти широкое применение. ...необходима разработка соответствующей документации для внедрения антенны ОБ-Е в практику». И.Сафонкин, начальник в/ч
Получается, что у антенны ОБ-Е в 2020 году сорокалетний юбилей!
Получение Константином Петровичем Харченко столь фантастического результата при таком простом техническом решении усовершенствования антенны Бевереджа (КУ ОБ-Е >>КУ ОБ почти в 40 раз!) вызвало у него желание досконально разобраться, что за процессы происходят в антенне ОБ-Е и в антенне Бевереджа, и в чём состоят их коренные различия?!
Как я уже сказал, Харченко пришёл к своей антенне ОБ-Е после анализа обобщённой схемы антенны бегущей волны, представленной на рис. 5. Наличие двух ёмкостей С1 и С2 указывало на то, что в её излучающем проводнике возможно протекание сразу двух волн токов — I1 и I2 одной и той же частоты. Если же С1 >> С2 или С1 << С2, то возможно протекание только одного тока — или I1, или I2.
Как написал Харченко, по Уолтеру (источник: «Антенны бегущей волны», - М., 1970), на проводнике возможно существование или медленной или быстрой волны (очень разных по характеру). Чтобы определить, какой характер волны в антеннах ОБ и ОБ-Е, замерялась фазовая скорость V распространения колебаний.
Справка: «Фазовая скорость волны — скорость перемещения точки, обладающей постоянной фазой колебательного движения, в пространстве вдоль заданного направления».
Фазовая скорость распространения волны тока на проводнике антенны замерялась так. Генератор возбуждал антенну на частоте fo. Значение фазовой скорости V определялось в долях по отношению к скорости света С в вакууме как V/C = λпр/λо, где:
λпр — длина волны колебаний на проводнике, она определялась экспериментально как λпр = 2(х2 - х1) = 2Δх;
λо — длина волны колебаний в вакууме, она определялась по частоте колебаний fo.
Значение искомой разности 2Δх устанавливалось по первому минимуму показаний индикаторного приёмника, на вход которого была подключена индикаторная антенна. Она представляла собой два синфазно запитанных зонда-диполя, малых по сравнению с λо размеров, расстояние между которыми могло плавно изменяться путём их раздвижения относительно друг друга параллельно оси проводника. Практически один из зондов-диполей устанавливался в положение хi, а второй, размещаемый рядом, плавно удалялся от первого до тех пор, пока показания индикаторного приёмника не регистрировали первый минимум. Затем рулеткой замерялось расстояние Δх = λпр/2 между центрами зондов-диполей.
Фазовая скорость определялась в различных участках излучающего провода (в начале, середине, конце) для антенны ОБ (Бевереджа) и для антенны ОБ-Е. Было замечено, что V уменьшается от начала антенны к нагрузке. Результаты измерений показаны в таблице на рис. 7.
«Эксперименты показали, что для антенны ОБ (Бевереджа) Vср/C ~ 0,8 - 0,9, а для антенны ОБ-Е Vср/C ~ 1,08 - 1,14».
То есть, на проводе антенны ОБ-Е фиксировалась фазовая скорость бегущей волны тока, превышающая скорость света в вакууме на 14%!!!
«В дальнейшем подобные измерения были повторены в СВЧ диапазоне. По нашим сведениям, на тот период времени результат V > C в бегущей волне на проводнике вблизи земли не наблюдал до нас никто.
Результаты представленные на рис. 7 (разные фазовые скорости бегущих волн) говорят о том, что токи I1 и I2 на проводнике ОБ и ОБ-Е имеют различную природу. Следовательно, электрические характеристики антенн ОБ и ОБ-Е и по этому признаку могут быть неодинаковыми».
Когда выяснилось, что волны токов I1 и I2, вызванные наличием в схеме антенны ёмкостей C1 и C2, при движении по излучающему проводнику имеют разную фазовую скорость, у Харченко возникла мысль: эти волны, будучи когерентными, как рождённые одним и тем же генератором, но имеющие различные скорости распространения по проводнику, при С1 = С2 и I1 = I2 должны создавать своеобразные биения (максимумы и минимумы, по виду напоминающие стоячую волну).
Интервал Хп повторения экстремумов суммарного тока вдоль провода, выраженный в долях волны λо, зависит от модуля разности фазовых скоростей распространения слагаемых волн как:
Для fo = 20 Мгц следовало ожидать Хп ~ 26 метров. Для того, чтобы уравнять амплитуды токов I1 и I2 между собой и тем сделать экстремумы их взаимодействия более рельефными, антенну по схеме рис. 5 сделали с высотой подъёма противовесов Z = 1/3h = 1 метр.
В результате инструментальных измерений были обнаружены прогнозируемые биения тока на проводнике со средним интервалом повторения минимумом Хп ~ 26,4 метра, близким по значению к расчётной величине. Это был восхитительный результат!
Одновременное существование двух бегущих волн с различными фазовыми скоростями распространения (V > C и V < C) на одной и той же частоте колебаний, на одном и том же проводнике!
Для свежего и неподготовленного взгляда такой результат метафизичен и может быть объяснён только фальсификацией исследований (о чём мне и было заявлено!). А тот факт, что есть два пути распространения колебаний, которые имеют различные постоянные распространения, воспринимается не сразу.
Итак, — написал Харченко, — делаем вывод: на проводнике антенны вблизи земли возможно одновременное существование медленной и быстрой бегущих волн!
Подводим теперь промежуточный итог:
Как показали эксперименты, в антенне ОБ (Бевереджа), построенной по схеме, представленной на рис. 8, бегущая волна распространяется со скоростью V1 < C (где С — скорость света в вакуме). При этом антенна ОБ имеет очень низкий КПД при работе на передачу, и малый КУ при работе на приём.
В антенне с противовесами, поднятыми на 1/3h (1 метр) как на схеме, представленной на рис. 9, существуют одновременно две волны тока (V > C и V < C). При этом индикаторная антенна фиксирует между ними биения, напоминающие стоячую волну.
В антенне с противовесами, поднятыми вровень с излучающим проводом (схема Харченко, антенна ОБ-Е, рис. 10), бегущая волна распространяется со скоростью V2 > C (где С — скорость света в вакуме). При этом антенна ОБ-Е имеет КУ, превышающий на ~16 ДБ КУ антенны Бевереджа.
Полученные К.П.Харченко экспериментальные данные были новым словом в науке и технике!
Экспериментально было выяснено и доказано серией инструментальных измерений, что постоянные распространения волн тока в системе антенны бегущей волны меняются в зависимости от положения концевых противовесов относительно земли и относительно излучающего провода. А при подъёме всей антенны на высоту, при которой связь с землёй становится пренебрежительно мала, сохраняется зависимость скорости V бегущей волны от положения противовесов относительно излучающего провода.
Также было выяснено, что в излучающем проводе бегущая волна тока имеет наивысшую скорость, когда излучающий провод и концевые противовесы располагаются на одной высоте и торцами друг другу.
Когда инженер-конструктор Харченко доложил о своих практических результатах вышестоящему учёному начальству, то начальство ему не поверило (потому как оно такими знаниями не располагало, несмотря на все свои научные степени) и, вместо того, чтобы принять участие в экспериментах Харченко, как он предлагал и просил, чтобы все могли во всём удостовериться, учёное начальство стало активно мешать ему заниматься научными исследованиями.
В своей тонкой книжице «Антенны — рупоры без видимых стенок» (изд. "РадиоСофт", —М., 2003) Харченко сообщил читателю: «Вот что, в частности, написал по этому поводу доктор технических наук Г.Трошин: "Система с поднятыми заземлениями (за его счёт!) будет иметь худший КНД и большее затухание (надо думать, потери в земле) в силу ухудшенного режима бегущей волны... В силу одноволновости системы «провод-земля» у неё будет одна постоянная распространения, и никаких 2-х линий с различными постоянными распространения существовать не будет, кроме как в материалах тов. Харченко К.П."
Этот текст в адрес автора, — написал Харченко, — был оглашён 14 января 1983 года в присутствии специалистов отдела в/ч: доктора техн. наук Лаврова Г., кандидатов техн. наук Донченко В., Голева В., Клиншова Е., Сафронова П., инженеров Баринова В., Украинского Н., Новикова Э., Криволапова В., Лаврова А. Присутствующие единодушно согласились с докладчиком.
Этим отзывом Г.И.Трошин положил начало долгому, нудному, крайне неприятному по духу и последствиям диспуту. Короче, десяток специалистов (в том числе и высшей квалификации) не могли по своему опыту и опыту предшественников положительно воспринять результаты и не хотели совместно повторить исследования! Для быстрого и окончательного разрешения проблемы они выбрали беспроигрышный в те годы путь: похоронить эту проблему — мою работу (см. ниже отзыв Сафронова П.М.)».
Рекомендую читателю следом прочесть отзыв Сафронова П.М.:
«Материалы тов. Харченко К.П. посвящены вопросам повышения эффективности... антенн... типа ОБ. Предлагаемое им техническое решение позволит, по его мнению, увеличить коэффициент усиления антенн этого типа. Влияя на режим работы линии, подъём заземлений не изменяет самой системы «провод-земля». В мировой литературе и практике на сегодняшний день существует проверенное экспериментально строгое решение электродинамической задачи о системе «провод-земля» (Лавров Г.А. Докт. дисс., 1958, Мытищи; Лавров Г.А., Князев А.С. «Приземные и подземные антенны», «Советское радио», М., 1965)... В связи со всем изложенным выше не могут быть приняты к рассмотрению предоставленные автором результаты экспериментальнрых испытаний... Дальнейшее рассмотрение материалов тов. Харченко К.П. необходимо прекратить...». Сафронов П.М., начальник отдела в/ч
Дальше — больше:
«...Использование антенны ОБ-Е в реальных условиях не даёт никаких преимуществ по сравнению с антенной Бевереджа... считаю публикацию этой статьи невозможной». Ямпольский В.Г., профессор
«Публикация материалов по антеннам типа ОБ-Е... недопустима, так как она дезориентирует читателей и может привести их к ошибочным решениям... нанести материальный ущерб и заметный ущерб престижу советской науки в области антенных устройств коротких волн». Трошин Г.И., доктор техн. наук
О как! «Ущерб престижу советской науки!» — и это мнение доктора наук!
Судя по последним отзывам, написанным профессором Ямпольским В.Г. и доктором техн. наук Трошиным Г.И., инженеру-конструктору Харченко К.П. стали не только активно мешать проводить его научные исследования, но даже стали затыкать ему рот, запрещая публиковаться в советских научно-технических и научно-популярных журналах!
И это при том, что несколько антенн ОБ-Е уже были построены (!) Харченко на территории ряда воинских частей для нужд Министерства обороны СССР, сданы в эксплуатацию военным, и эти антенны ОБ-Е уже успели превосходно зарекомендовать себя в работе! О чём имелись положительные отзывы командиров этих воинских частей (представлены ниже).
«...Нами проведены натурные испытания антенного комплекса ОБ-Е... При этом по функциональной эффективности антенна ОБ-Е 150/4 заметно превосходит антенну ОБ 150/4 (цифры 150 — длина антенны, 4 — высота её подвеса. Комментарий — А.Б.). ...Антенный комплекс ОБ-Е целесообразно использовать как на специализированных приёмных радиоцентрах, так и на приёмных радиоцентрах узлов связи». П.Шмырёв, командир в/ч
«Высылаю в Ваш адрес акты работы комиссии по сравнительным испытаниям антенного поля "Гамма". Его испытания и полугодовой период эксплуатации показывают, что антенное поле "Гамма" по техническим и оперативно-тактическим показателям превосходит все имеющие в настоящее время в нашем распоряжении типы антенных полей аналогичного функционального назначения. ...Антенное поле "Гамма" можно отнести к самым компактным и экономичным полноазимутальным антенным полям, надёжным и удобным в эксплуатации и обслуживании... Мы испытываем неотлагательную потребность в срочной постройке объектов типа "Гамма"». Е.Коваленко, командир в/ч
Поясню: комплекс "Гамма" ещё одна разработка Харченко. Этот комплекс был составлен из множества антенн ОБ-Е, располагаемых почти радиально для обеспечения приёма радиосигналов с любого направления. В центре находится приёмопередающий узел связи.
Таким образом, несмотря на активное противодействие учёного начальства работам Харченко, его антенны ОБ-Е в то время уже работали на благо Министерства обороны СССР, а его самого по-прежнему интересовал феномен влияния расположения концевых противовесов антенны бегущей волны на её КПД и КУ. Поэтому Константин Петрович снова и снова экспериментировал и проводил исследования, но уже тайком от своего учёного начальства!
К.П.Харченко: «Исследования засасывали. Всё шло по правилу: «чем дальше в лес, тем больше дров». Чтобы упростить задачи анализа получаемых результатов, требовалось упростить схемы проводимых экспериментов в плане уменьшения числа неизвестных и в плане упрощения процедуры изменения значений переменных. Как это сделать? Эксперименты продолжались в СВЧ диапазоне с установкой антенн над «идеальной» землёй (над металлическим листом достаточно больших размеров по сравнению с λ). Выбор этих условий диктовался двумя факторами. Малыми размерами антенн, что позволяло оперативно и без особых материальных и силовых затрат изменять размеры их элементов, и фактором «идеальной» земли, что позволяло упростить оценку получаемых результатов, исключив потери в земле на Джоулево тепло...».
Эксперименты, проводимые Харченко, упорно показывали, что поднятие противовесов на уровень излучающего провода и их соосное расположение даёт идеальные результаты, а подъём всей системы антенны над землёй даёт ещё более значимый прирост КУ и КПД. Причём если коэффициент направленного действия (КНД) антенны с подъёмом антенны на несколько метров вверх увеличивался до 1,5 ДБ, то коэффициент усиления (КУ) увеличивался в десятки раз!
К.П.Харченко: «Объяснить этот феномен можно было бы изменением КПД системы «проводник-земля». Но земля в данном эксперименте идеальная и проводник тоже идеальный. В них практически нет омических потерь! Что в этих условиях означает изменение КПД системы? За чей счёт и почему растёт мощность излучения системы «проводник-земля»?
Автор полагает, — написал Харченко, — что КУ системы «проводник-земля» связан прежде всего с мощностью излучения противовеса 2» (рис. 12).
К.П.Харченко: «...Снова задаёмся вопросом: каким образом мощность излучения системы «проводник-земля» связана с мощностью излучения противовеса? Что, какой механизм вынуждает рождение радиоволн на отрезке точка питания системы — точка нагрузки системы? Как изменяется структура полей Е и Н в объёме системы «проводник-земля» с изменениями Z/λ и L/λ?
Специальные и трудоёмкие измерения (с участием Ю.А.Шибкова) показали, что существуют кардинальные отличия в распределении плотности потока мощности по раскрывам антенны ОБ-Е и ОБ при совершенно одинаковых проводниках, высотах их подъёма над землёй, диаметрах, длине волны λ, земле и т.д. и т.п., за исключением схем их концов (схем возбуждения и нагрузки). Под раскрывом будем понимать плоскую поверхность S0, ортогональную оси проводника, проходящую через его точку включения резистора Rн.
Как показали измерения, для антенны ОБ максимум плотности потока мощности находится на уровне земли, а для антенны ОБ-Е этот максимум находится над проводником. Измерения были проведены над реальной землёй для L = 30 метров, h = 1 метр, λ = 10 метров на полигоне ГСПИ Министерства связи СССР.
Здесь, в этом месте рассказа Харченко, пожалуй, самое время и место включиться в него и мне, Антону Благину, бывшему судовому радисту и радиолюбителю (с пятилетнего возраста!), чтобы объяснить, наконец, что же с этими схемами концов антенн ОБ-Е и ОБ (Бевереджа) не так?! Почему всего лишь подъём противовесов на уровень излучающего провода и соосное их расположение творит такие чудеса с КУ и КПД антенны ОБ-Е?! Почему от положения концевых противовесов относительно земли и относительно излучающего провода меняются «постоянные распространения волн тока» в системе антенны бегущей волны, что приводит к изменению фазовой скорости V волны тока, и она может быть как меньше скорости света в вакууме, так может и превышать скорость света в вакууме аж на 14%?! И почему все инженеры и учёные смотрят на три варианта расположения концевых противовесов, приведенных в публикации Харченко, и ничего не понимают, откуда берётся прирост КУ и КПД в антенне ОБ-Е?!
Это тот случай, когда принято говорить: «заблудились в трёх соснах!»
Позвольте раскрыть секрет этого ребуса тому человеку, который едва ли не родился с паяльником в руке! На этой фотографии мне не больше 6 лет. Что-то паяю!
Когда я учился в Мурманском мореходном училище на дипломированного радиста и радиотехника (это были 1977-1980 годы, как раз в это время Харченко К.П. строил свою антенну ОБ-Е), я уже тогда понял, что в электродинамике очень много фальши, буквально дезинформации. Наврано и про самоиндукцию (физический смысл этого явления скрыт за математическими формулами), и про скин-эффект (он вообще трактуется, извините, через задницу!), и про излучение радиоволн в диполе Герца, и многое другое. Поэтому то я и солидарен с утверждением К.П.Харченко, что физику, науку о природе, надо делать заново! Надо переводить её на фундамент истины и освобождать от накопленной фальши.
Так вот, читатель, в самом начале я просил вас запомнить определение электрической ёмкости. Напоминаю его ещё раз: «Электрическая ёмкость — это мера способности проводника накапливать электрический заряд. (Это касается всех случаев вообще). А в теории электрических цепей ёмкостью называют взаимную ёмкость между двумя проводниками; параметр ёмкостного элемента электрической схемы, представленного в виде двухполюсника...». Источник.
Вот как раз тут «собака зарыта»!
Когда я учился в упомянутой мореходке у лучших преподавателей Советского Союза (радиотехническое отделение в ММУ им И.И.Месяцева было лучшим среди остальных мореходных училищ нашей страны), я уже тогда догадался, что радиоволны порождаются быстрыми электронами. Не полями — магнитным и электрическим, а именно быстрыми электронами, скользящими по поверхности проводников антенн. Преподаватель радиотехники рисовал нам, курсантам, тогда одну картину образования радиоволн антенной, а я, выросший на изучении журналов «РАДИО» (у отца были подшивки этого журнала, начиная с 1954 года) и много экспериментировавший в юности как радиолюбитель, видел совсем иную картину образования волн передающей антенной.
Ещё раз читаем в определении: «Электрическая ёмкость — мера способности проводника накапливать электрический заряд...».
Замечательно! Получается, что и вот этот лабораторный металлический шар, установленный на металлическом стержне, закреплённом на изоляторе, есть тоже электрическая ёмкость. Однополюсная!
Спрашивается, если это тоже электрическая ёмкость, почему в радиотехнике, ни в одной схеме, ни даже в теории излучения радиоволн подобные однополюсные ёмкости не рассматриваются вообще?! Они рассматриваются только в учебниках по электростатике!
Вот и К.П.Харченко упёрся исключительно во взаимные ёмкости, которые возникают между двумя проводниками, кои он и изобразил на своей схеме обобщённой антенны бегущей волны.
Опытным путём, экспериментируя на протяжении несколько лет (!), он пришёл, наконец, к идеальному варианту антенны бегущей волны:
Вспомните, его откровение, как мучительно долго он не понимал, что надо делать: «Было очевидно, что провод активно переносит энергию бегущей волны от генератора в нагрузку, не желая её нормально излучать (создавать радиоволны). После двух лет бесплодных попыток получить позитивный результат, стало ясно, что надо каким-то образом видоизменять связь между проводником и землёй в системе, называемой антенной Бевереджа...»
И вот, наконец, можно сказать, случайно, (методом научного тыка!), он нашёл, что именно такое расположение концевых противовесов самое идеальное (рис. 14.)!
А ведь можно было сразу прийти к такому решению, если бы знать тот секрет, о котором я сейчас рассказываю. Достаточно было самому себе задать буквально "детский" вопрос: почему вообще вырабатываемое ВЧ-генератором переменное напряжение гонит волну тока в провод, который ни на что не замкнут? А главное надо было спросить себя: почему эта волна тока i, ещё и преодолевая сопротивление резистора Rн в схеме антенны бегущей волны, стремится непременно попасть в короткий концевой хвостовик — четвертьволновый противовес, опять же, повторюсь, ни на что не замкнутый?!
Кто-то, наверняка, скажет мне: так между точками, к которым подключен резистор, имеется взаимная ёмкость, возникающая между двумя проводниками! Вот она то...
Отвечаю: да, взаимная ёмкость имеется, но вы вдумайтесь, насколько она малая! Ведь площадь электрического взаимодействия проводников может быть микроскопическая! Диаметр провода антенны, к примеру, всего 2 мм, а расстояние между точками подключения нагрузочного резистора, около 5 см, при этом провода смотрят буквально в торец друг другу. При таком их расположении во взаимной ёмкости между излучающим проводом и противовесом, наверное, не наберётся и 1 пикофарада!
Однако, практика показывает, что волна тока всё равно идёт через резистор в концевой противовес, и эта волна вполне себе приличная по силе! Почему же она идёт в противовес, да ещё преодолевая сопротивление резистора Rн?
Отвечаю: а потому, что поверхность проводника любой длины образует свою собственную погонную электрическую ёмкость, любящую принимать на себя электрические заряды, которые в физике принято называть электростатическими! Только эта электрическая ёмкость уединённого проводника не взаимная, какая возникает между двумя близкорасположенными проводниками, а обособленная!
И когда эта обособленная ёмкость принимает на себя электрические заряды (по всем свойствам электростатические, поверхностные), а потом отдаёт их на такую же обособленную ёмкость, расположенную неподалёку (удалённую на величину зазора Δ!), возникает волна самого быстрого в природе электрического тока!!! Поверхностного тока!
Давайте рассмотрим три варианта расположения противовесов, которые Харченко рассматривал 40 лет назад, не понимая при этом, почему высота их подвеса сильно влияет на скорость волны тока в излучающем проводе.
На этой схеме взаимная ёмкость между противовесом, совмещённым с Rн, и землёй максимальная, а скорость бегущей волны тока в антенне минимальная. Обособленная ёмкость противовеса фактически задавлена мощной взаимной ёмкостью, поэтому она не работает.
Вот другой случай, когда Харченко поднял левый и правый противовесы на высоту h = 1 метр, уменьшив связь с землёй. На поверхности излучающего провода были тогда зафиксированы сразу две волны тока, быстрая и медленная. Быструю волну создавали обособленные ёмкости противовеса и излучающего провода, а медленную волну создавала взаимная ёмкость, возникшая между противовесами и землёй.
Третий случай (на нижней схеме) должен быть уже понятен. Противовесы расположены так, что взаимная ёмкость между ними и землёй и между ними и излучающим проводом L минимальна, а обособленная ёмкость обоих противовесов и излучающего проводника максимальна:
Вывод: волна тока, образованная зарядом или перезарядом вынужденной ёмкости, образованной связью с землёй, это всегда медленная волна. Волна тока, образованная зарядом или перезарядом двух обособленных ёмкостей, расположенных на некотором удалении друг от друга (зазор Δ!), причём расположенных в пространстве так, что вынужденная ёмкость между ними минимальна, это всегда быстрая волна. Именно ей и свойственно порождать радиоволны!
Под это словесное описание лучше всего подходят, кроме антенны ОБ-Е, также полуволновой вибратор Генриха Герца и изобретённые американцем Тедом Хартом в 1990-х годах сильно укороченные EH-антенны с ёмкостными излучателями.
Посмотрите сейчас на тот самый вибратор Генриха Герца (рис. 15), придумав который, немецкий физик смог в 1887 году излучить в пространство первые рукотворные радиоволны.
Ну, казалось бы, вот подсказка из позапрошлого века всем современным инженерам-антенщикам и всем учёным-физикам! Если вы, читатель, не поняли, в чём состоит суть подсказки, посмотрите ещё раз рисунок 13 и сравните его с рисунком 15.
Если бы Герц не сделал тогда комбинацию из двух обособленных ёмкостей, каждая из которых состоит из металлического стержня и металлической сферы, которые Герц догадался расположить в пространстве относительно друг друга так, что между ними была минимальная вынужденная ёмкость, то, возможно, он и не стал бы первооткрывателем радиоволн!
При этом Герц, конечно же, понятия не имел, что волны тока в проводниках могут быть быстрыми и медленными! Он не проводил таких экспериментов, которые проводил во второй половине ХХ века К.П.Харченко. Герц просто изучал новое явление, недавно открытое, — возникновение электрических токов в незамкнутых проводниках. А потом его заинтересовала электромагнитная теория света шотландского физика-теоретика Джеймса Максвелла. Творческий поиск в конечном итоге привёл Герца к созданию вот такой конструкции излучателя радиоволн (рис. 15). Позже Герц попытался объяснить процесс излучения радиоволн его полуволновым вибратором, однако, его объяснение содержало много неточностей и заблуждений и в целом было ошибочным.
Я рассказываю об этом на протяжении уже около 10 лет, однако и по сей день это знание не востребовано нашим Министерством образования и науки! Про участие обособленных ёмкостей в радиоантеннах и про их непосредственное участие в создании радиоволн (они создают высокоскоростной поверхностный ток!) по сей день ни в одном учебнике физики не сказано ничего!
Теперь смотрите какая ситуация. Я всего лишь как бы указываю пальцем нашим учёным, говоря, посмотрите вот сюда, обратите своё внимание на обособленные ёмкости излучающих и принимающих элементов антенны, ведь это они работают на излучение радиоволн! А инженер-конструктор К.П.Харченко, придумавший 40 лет назад антенну ОБ-Е и исследовавший её поля и характеристики инструментально, нашёл моим словам железное доказательство!
Ведь суть открытого им в антенне ОБ-Е нового волнового процесса с быстрой бегущей волной V > C (где С — скорость света) как раз и состоит в том, что этим открытием он доказал возникновение быстрых бегущих волн при тех самых технических условиях, когда переменный электрический ток в антенне в значительной степени протекает между обособленными ёмкостями!
Дальше я опять вернусь к рассказу Харченко, так как мне осталось рассказать ещё об одном любопытном нюансе: быстрая бегущая волна тока возникает не на самой поверхности проводника, а над ним! Поток свободных электронов движется вдоль оси проводника словно вагончики поезда на магнитной подвеске!
Вот что ещё поведал инженер-конструктор К.П.Харченко в своей тонкой книжице: «...Упомянутые выше результаты экспериментов по измерению фазовой скорости V распространения колебаний вдоль антенны ОБ-Е были не полными и недостаточно понятными, а потому требовали повторения в большем пространстве около проводников. Такие эксперименты были проведены на моделях антенн ОБ-Е в ДЦВ диапазоне.
Анализ этих результатов показывает, что:
- фазовая скорость V антенны ОБ-Е непосредственно на оси проводника равна скорости света С (V= C);
- значение V становится больше С и увеличивается по сравнению с ней по мере удаления точки наблюдения от оси провода в радиальном напровлении; (то есть, наибольшая фазовая скорость распространения колебаний вдоль антенны ОБ-Е наблюдается не на поверхности провода, а над проводом! )
- значение V уменьшается, приближаясь к С, по мере приближения точки наблюдения к концу провода параллельно его оси.
Такая закономерность, — написал Харченко, — сама по себе известна и наблюдается в рупорной СВЧ антенне на участке «горловина — раскрыв рупора». А тот факт, что она присуща и линейной антенне бегущей волны типа ОБ-Е, обнаружен впервые, и, уже в [1] антенна ОБ-Е отождествлена с рупорной антенной, не имеющей видимых стенок.
Сноска: 1 — Харченко К.П. Отчёт по инициативной НИР «Исследование возможностей повышения эффективности и эксплуатационной надёжности антенн и антенных полей приёмных радиоцентров магистральной радиосвязи», шифр «Провод», СУР-1, Мин. связи СССР, М., 1983.
Антенна в виде линейного проводника (ниточки!), работающая как рупорная, это мечта всех разработчиков и эксплуатационников. Стенки такого рупора — магнитное поле — ничего не весят и ничего не стоят, не требуют затрат сил и средств на строительство, содержание, ремонт, покраску, очистку и т.п...»
Так выглядит излучение, производимое антенной ОБ-Е. Распространяется оно в направлении, обозначенном стрелкой синего цвета:
Если вы, читатель, не знали раньше про это изобретение и про открытие К.П.Харченко, теперь знайте! В этом году нашему инженеру и учёному должно исполниться 90 лет, а его изобретению — 40 лет.
3 августа 2020 г. Мурманск. Антон Благин
Оценили 56 человек
74 кармы