АНТЕННА, воздушный провод, электрически или магнитно связанный с радиоприемником или радиопередатчиком, имеет назначением излучать электро-магнитные волны (отправительная А.) или улавливать их (приемная А.). Эл.-магн. энергия, к-рую несет электрический ток, может быть передаваема по проводам, как это обычно делается, напр., при электрическом освещении, в двигателях, в телеграфе, в телефоне. В наст. время для телеграфа и телефона применяется и другой способ передачи энергии—в виде эл.-магнитн. волн (см. Волны электро-магнитные), излучаемых и принимаемых А., при чем между отправительной и приемной станциями нет проводов: это т. н. «передача по радио» (см. Радио).
Отправительная А. Для того, чтобы А. излучала, необходимо подводить к ней колебательную эл.-магн. энергию, т.-е. электрический ток высокой частоты, производимый альтернатором высокой частоты (см.). Разные А. излучают различные частоты, т.-е. волны различной длины. Дальность действия А., т.-е. расстояние, на к-ром может быть принято или перехвачено ее излучение, зависит от мощности А.
Рис. 1. Мачты величайшей в мире отправительной антенны в Лонг-Айленд близ Нью-Йорка.
Мощность излучения А. определяется энергией каждой отправляемой ею волны и числом волн, испускаемых в секунду, т.-е. частотою. Энергия каждой волны увеличивается с увеличением напряжения вдоль каждой силовой линии (см.), измеряемого в вольтах, и с увеличением количества этих силовых линий. Поэтому, если не итти в направлении крайнего увеличения частоты, то следует делать А. как можно длиннее, т.-е. выше; это облегчает увеличение напряжения и в то же время дает возможность придать А. большую емкость (см.) на концах, что в свою очередь позволяет сгущать силовые линии. Чтобы возможно было придать А. большую высоту, вертикальный провод ее прикрепляют к вершине высокой мачты, поддерживаемой оттяжками, или к вершине башни в 100, 200, 250 и даже 300 м вышиною (рис. 1). Мачты и башни, хотя бы и сделанные из металла, не должны участвовать в излучении, силовые линии не должны соскальзывать своими концами с А. на мачту, поэтому отправительная А. прикрепляется к своей мачте или башне через самые совершенные изоляторы, совершенство к-рых должно быть тем больше, чем выше напряжение, применяемое в Л. Большие антенные башни представляют собою целое сооружение из железа и часто строятся по типу парижской башни Эйфеля. В Москве воздвигнута на Шаболовской радиостанции А.-башня оригинального типа по проекту инж. В. Г. Шухова (рис. 2).
Рис. 2. Шуховская башня на Шаболовской радиостанции (Москва).
Для возможности скопления силовых линий у концов А., к верху ее вертикального провода присоединяется длинный горизонтальный провод, поддерживаемый целым рядом таких же высоких мачт (Г-образная А.). Мощная А. такого типа со своими башнями и оттяжками занимает большую площадь: так, А. в Науэне, около Берлина, имеющая назначением поддерживать связь с Юж. Америкой, занимает поле в 1½ км длиною при ширине в 1 км. Очень часто горизонтальный провод подвешивается на двух мачтах, а от середины его спускается вертикальная часть А. (Т-образная А.). Наконец, употребительно устройство, при к-ром с вертикальной башни свешиваются во все стороны наклонные провода, закрепленные на невысоких мачтах или на оттяжках (зонтичная А.). Нижний конец А. получает большую емкость от присоединения его к земле (заземленная А.). Мощность излучения А. измеряется в киловаттах. На мировых радиостанциях сооружены А. на сотни и даже тысячи киловатт.
Как происходит излучение с А., легче всего понять на том типе отправительной А., к-рый часто применялся в начале существования телеграфа без проводов. Такая А. состоит из двух вертикальных прямолинейных проводов Б и В (рис. 3), присоединенных к проводам б и в, ведущим ток от альтернатора; как всегда в электрической сети, по одному из этих проводов, напр., в, ток идет к приемнику—в нашем случае к В, но другому—б,—от приемника.
Рис. 3.
Рис. 4.
Рис. 5.
Рис. 6. Пусть в данный момент (рис. 3) электроны идут на В и уходят с Б. Тогда верхний конец Б антенны заряжается (+), нижний (‒). Между ними образуется электрическое поле, силовые линии которого считаются направленными от (+) к (‒). Пусть частота тока равна 10.000; через 1/20.000-ю сек. ток будет итти уже в обратном направлении (рис. 4), и пока еще силовые линии, только что образовавшиеся, будут скопляться у концов Б и В (своими концами), за ними побегут уже другие, направленные обратно. При встрече своими концами эти противоположно направленные силовые линии сольются в кольца силовых линий, как mn mn на рис. 5. Эти силовые кольца совершенно отделятся и полетят по направлению стрелки Л от нее. Это и есть эл-магн. излучение. Л—направление луча. Такие лучи образуются во все стороны от излучающей А. Чтобы все это произошло, как описано, необходимо, чтобы противоположно направленные силовые линии во̀-время начали образовываться, во̀-время подошли к Б и В, скользя своими концами по проводам обеих половин А.; для этого А. должна иметь длину, соответствующую частоте вибратора; она должна быть настроена в резонанс с этою частотою.
Отправительная А. не отдает в полезном действии (излучении) всей той мощности, к-рую получает от альтернатора. Ее КПД (коэффициент полезного действия, см.) даже следует признать малым по сравнению с другими электрическими машинами. Причины этого следующие: 1) электр. поле отчасти возвращается в А.; энергия этой части идет на простое нагревание провода А., т. о. сама А. имеет малый коэффициент полезного действия; 2) часть излученной энергии теряется в земле, окружающей подножие Л.; нижние части силовых колец при заземленной Л. входят в землю (рис. 6) и поглощаются ею. В видах уменьшения этой потери часто употребляют экран или противовес, т.-е. ряд проводов, расположенных горизонтально около нижней части А.; к ним присоединяется вертикальный провод. Т. о., земля со своим большим сопротивлением, поглощающим энергию эл.-магн. волн, исключается. С дальнейшим распространением силовых колец, они, возможно, все-таки достигают земли, и тогда начинается процесс поглощения.
Приемная А. превращает энергию долетающих до нее силовых линий в энергию электр. тока, к-рый затем и направляется в приемник. Приемная А. не должна быть точным подобием отправительной.
Рис. 7. Приемная рамочная антенна комнатного типа. Она получает такую ничтожную часть энергии, излучаемой отправителем и распределяющейся во все стороны, что нет основания говорить о скоплении значительной энергии в приемной А. Однако, большая высота приемной А. полезна, т. к. тогда А. собирает энергию с более длинного участка силовой линии, несущейся на нее. Но возможен прием и на короткую А., на горизонтальную, даже подземную и подводную. Дерево, струя бьющего фонтана, различные металлич. предметы, даже поднятая рука могут служить приемною А. Очень часто употребляется рамочная А., т.-е. квадратная или шестигранная рамка с намотанною на нее проволокой (рис. 7). Направленное действие А., вообще говоря, излучает во все стороны, как горящая свеча или лампа, и улавливает эл.-магн. волны, идущие с какой бы то ни было стороны. В случаях сношения с одной определенной приемной станцией, в видах экономии излучаемой мощности, желательно излучение, хотя бы только преимущественное, в одну сторону—к адресату (Г-образная А. обладает нек-рым направленным действием, зонтичная, конечно, никакими). Более успешно разработаны способы определения приемною А. того, откуда идут эл.-магн. волны (радио-пеленгация), а также вообще способы приема волн, идущих только с известной стороны (направленный прием). Направленным приемом обладают рамочные А., к-рым, в случае сношения с далекими отправителями, придают вид очень больших треугольников с вершиною, подвешенной на высокой мачте (Люберецкая приемная около Москвы).
Рис. 8. Жесткая отправительная антенна для коротких волн. Короткие волны. За самое последнее время нашли, что в нек-рых случаях получается огромная экономия при употреблении коротких волн, весьма больших частот, до 100 милл. и более. При таких частотах и КПД самой А. повышается, и волны могут быть излучаемы так высоко над землею, что ее поглощение становится ничтожным. Отправительная А. на короткие волны должна быть очень коротка, чтобы быть в резонансе (см.) с альтернатором столь высокой частоты, по она нередко поднимается высоко над землею, чтобы вполне использовать вышеупомянутое обстоятельство. Ввиду сильного излучения при коротких волнах, нет надобности особенно заботиться об увеличении емкости А. Дальность действия велика и при малой мощности. Емкость А. делается малою, но зато малейшее изменение этой малой величины сказывается: А. выходит из резонанса со своим альтернатором. Такое изменение емкости легко происходит, если провод А. качается, напр., от ветра, и при этом приближается к каким-либо окружающим предметам. Во избежание этого, А. для коротких волн делается не из проволоки или медного каната, а в виде медного стержня, жестко прикрепляемого (через изоляторы) к соответствующей мачте (рис. 8).
Первое практическое применение А. было сделано в Петербурге А. С. Поповым. А. представляет собою настолько существенную часть всякого устройства радиопередачи, что практическое применение ее и было, в сущности, изобретением радио. Сначала А. С. Попов пришел к мысли о приемной А. (1895), а через год применил А. и к излучению эл.-магн. волн.
Лит.: Турлыгин, С. и Конашинский, Д., Радиопередача, М., 1925; Кругликов, Антенна и как ее построить самому, Л., 1925; Шулейкин, М. В., Радиотелеграфия, М., 1923; Петровский, А. А., Радиосети, Л., 1924; Zenneck, Lehrbuch der drahtlosen Telegraphie, Stuttg., 1914.