Минимальные размеры эффективного излучателя должны быть не менее l/4. При уменьшении размеров его КПД падает очень резко: пропорционально квадрату укорочения. Когда антенна является передающей, ее малый КПД безвозвратно снижает излучаемую мощность и соответственно уменьшает дальность радиосвязи. Поэтому несмотря на все рекламные заверения о эффективной работе очень маленьких чудо-антенн надо относиться как минимум иронично.

Самой простой автомобильной антенной является укороченный снизу катушкой штырь на крыше. Это неплохое решение, кроме тех случаев, когда наружная антенна неприемлема (системы охраны, слежения, скрытой радиосвязи). В этих случаях необходимо , чтобы антенна была скрытой и недоступной воздействию на нее снаружи (угонщик первым делом сломает наружную антенну, и охранное устройство становится бесполезным).

Для решения этой проблемы как правило используется короткая спиральная антенна, расположенная внутри салона у стекла. Она фактически представляет собой свернутый l/4 штырь, но так как она размещена внутри металлического кузова, эффективность ее сильно снижается из-за экранирующего эффекта. Кроме того, спиральная антенна имеет очень узкую полосу, что требует тщательной настройки антенны и делает, невозможным ее использование во всей полосе частот.

Возможен еще вариант укороченной рамки под стеклом. Такая антенна неплоха по эффективности, но и он не всегда приемлема, т. к. она все же видна снаружи.

В диапазоне УКВ почти исключительно используются l/4 штыри. Их длина невелика, а эффективность весьма высока. Они больше всего подходят почти для всех случаев, кроме случая когда требуется скрыть наличие на автомобили радио, например в составе системы предотвращения угона и поиска угнанных автомобилей и/или для скрытной радиосвязи. Для решения проблемы скрытности обычно используется та же самая штыревая антенна, расположенная внутри салона у стекла. Главным недостатком такого решения опять же является снижение ее эффективности из-за экранирующего эффекта металлического кузова. Кроме того, нахождение людей внутри салона приводит к заметному рассогласованию антенны с кабелем и, соответственно, к снижению излучаемой мощности, а в салоне имеется значительное электромагнитное поле, что вредно для здоровья.

Требования к автомобильной антенне:

1. Высокое значение КПД, исключение экранирующего эффекта кузова, линейные размеры, сравнимые с l/4;

2. Скрытность и недоступность для повреждения снаружи.

3. Широкая полоса пропускания, а значит простота в настройке и сохранение своих параметров под действием дестабилизирующих факторов (снег, вода, близко расположенные металлические предметы).

4. Минимальное влияние на настройку антенны людей и предметов, находящихся в салоне и вокруг автомобиля.

5. Минимальный уровень поля в салоне.

6. Питание согласованным коаксиальным кабелем.

Теоретические предпосылки

Из приведенных выше требований ясно вытекает, необходима такая антенна, которая не "преодолевает" металлический кузов, а использует его в своем составе.

И такой класс антенн существует. Это почти неизвестные в гражданской аппаратуре (и широко используемые в военной) щелевые антенны.

Что такое щелевая антенна? Это узкая (0,001...0,02l и длинная (0,1... 1,5 l щель в проводящем экране бесконечных размеров, возбуждаемая в центре.

Для понимания работы таких антенн важное значение имеет принцип двойственности, который гласит, что излучение щели в бесконечном проводящем экране полностью эквивалентно излучению металлической ленты размещенной в свободном пространстве и той же самой длины и ширины, что и щель.

Удобно использовать следующую наглядную аналогию: если весь металл заменить воздухом, а весь воздух щели металлом, то после такой замены эффективность работы антенны не изменится. Такое преобразование называется заменой щели эквивалентной антенной.

Отличие щели от эквивалентной антенны состоит только в величине входного сопротивления и в повороте плоскости поляризации излучения: горизонтальная щель излучает вертикально поляризованную волну.

Конечно, излучение электромагнитной волны в пространство вызывают токи протекающие не по щели, а по окружающему её металлу, а щель только обеспечивает возможность появления этих токов.

Реально металлические поверхности, на которых располагаются щелевые антенны, являются ограниченными по площади неправильной формы, однако возникающие из-за этого изменения не слишком велики, и в большинстве случаев удается найти инженерные решения, пригодные для практики. Такие антенны, например, удачно размещаются на корпусах самолетов, ракет, металлических башен и т.п. Нам осталось только добавить в это ряд автомобиль.

Диаграмма направленности щелевой антенны зависит от следующих факторов: длины и ширины щели, ее формы, размеров экрана. Для качественной оценки приведем следующие замечания: при линейной щели ее ДН обычно двунаправлена аналогично эквивалентному диполю, а если щель имеет загнутые края, антенна получается слабонаправленной без резко выраженных минимумов и максимумов в диаграмме направленности.

Использование кузова автомобиля в качестве щелевой антенны

Наша задача сводится к следующему: отыскать в автомобиле конструктивную щель с общей длиной не менее 1,5...3 м (для эффективной работы в диапазоне 20..30 MHz) и обеспечить ее возбуждение. На любом автомобиле таких мест можно найти несколько, но желательно, чтобы конфигурация щели была примерно одинакова для разных типов автомобилей, с тем чтобы сама антенна, ее параметры и устройство согласования с кабелем получились бы унифицированными.

Также необходимо свести к минимуму вмешательство в конструкцию автомобиля при выполнении устройства возбуждения щели, потому это лишь теоретически хорошо подключать ВЧ в центре щели, а практически, если для этого надо сдирать краску и сверлить, то на это мало кто пойдет.

С учетом вышесказанного выбрана щель между крышкой багажника (ВА3 2101-2107 и аналогичные) или задней дверью (ВА32108, 2109, АЗЛК2141 и аналогичные) и кузовом автомобиля. Для обеспечения возбуждения необходимо произвести изоляцию фиксатора замка багажника как показано на рисунке 1.

http://dl2kq.de/ant/3-4.htm