Радиоантенны 
В одном из выпусков журнала The Short Wawe Magazine G6LX поделился результатами своих исследований с вертикальными антеннами, которые длились пять лет. Автор подошёл к работе серьёзно, использовалось качественное оборудование: высокочастотный мост, генератор General Radio, антенноскоп и ваттметр с направленным ответвителем Collins.
Автор сначала исследовал полное сопротивление четвертьволновых вертикальных излучателей в диапазоне 40 м. Оно достигло значения 40 Ом, в то время как составляющая реактивного сопротивления была незначительной. При уменьшении размера излучателей до 0,2 λ входное сопротивление уменьшилось до 25 ОМ, а составляющая входного реактивного сопротивления увеличилась до 200 Ом. При длине 20 футов, т.е. 0,15 λ, импеданс Z=(17 – j500)Ω, на 13 футах, т.е. 0,1 λ, был Z = (12 – j500) Ω.
Многие авторы решают проблему низкого входного сопротивления и высокого импеданса путём электрического удлинения. Катушка (рис. 1) с такой индуктивностью подключается к основанию излучателя так, что сумма её реактивного сопротивления с реактивным сопротивлением излучателя равна нулю, что означает, что ёмкостный характер антенны компенсируется индуктивностью.
Рис. 1.
Однако реальная катушка вносит определённые потери, и поэтому такие антенны имеют относительно низкую эффективность. Различные измерения показали, что максимально допустимое укорачивание составляет около 25–30 процентов от электрической длины антенны. Для диапазона 160 м такая антенна будет иметь высоту около 90 футов, то есть более 27 метров. Антенну также можно удлинить в верхней части излучателя. Такая антенна в этом случае относится к типу L или типу T (рис. 2).
Рис. 2.
После нескольких экспериментов автор пришёл к выводу, что эти типы более выгодны, чем предыдущие. Уменьшение высоты до 50 процентов не привело к значительному увеличению потерь. Таким образом, антенна для диапазона 160 м будет иметь высоту около 65 футов, то есть около 20 метров. Автор изготовил эту антенну (типа «Т») высотой 40 футов с плечами, разнесёнными на 85 футов. Однако, несмотря на превосходные условия на диапазоне 160 м, полученные результаты оказались неудовлетворительными. То же самое можно сказать и о модели половинного размера, испытанной на диапазоне 80 м.
Составные излучатели
Поскольку автору не удалось достичь ожидаемых результатов с помощью простых антенн, он обратил внимание на составные излучатели (рис. 3).
Рис. 3.
Сначала он создал модель, уменьшенную в масштабе, кратном увеличению используемой частоты (h = 33 фута, т.е. λ/4 для 40 метров), и снова определил входное сопротивление для различных значений укорочения. Результаты представлены в таблице 1.
Таблица 1
Видно, что при длине 0,2 λ излучатель довольно легко адаптируется к фидеру 50 Ом, и входное сопротивление практически равно реальному. При дальнейшем уменьшении длины активное сопротивление и реактивная составляющая резко возрастают и достигают пика при 0,1 λ. Если длина меньше 0,1 λ, сопротивление снова уменьшается, достигая 50 Ом при 0,075 λ и падая до значения 10 Ом при 0,05 λ. При 0,075 λ входное сопротивление имеет индуктивную составляющую 200 Ом, которую снова можно компенсировать ёмкостью, включенной последовательно в точке питания.
Поскольку конденсатор имеет значительно меньшие потери, чем катушка, это решение кажется очень подходящим для диапазона 160 м. Поэтому автор изготовил антенну высотой h=40 футов в качестве другого варианта и измерил входное сопротивление на частотах 1800, 1825 и 1850 кГц. На частоте 1825 кГц он измерил значение Z=(63+j230) Ом. Для компенсации индуктивной составляющей импеданса он подключил к точке питания переменный конденсатор ёмкостью 150 пФ и установил его на минимальное значение КСВ.
Последующее измерение показало, что антенна имеет полосу пропускания около 35 кГц для одной настройки вращающегося конденсатора. Минимальное значение КСВ можно было установить, настраивая конденсатор на любую частоту между 1800 и 1900 кГц. Автор протестировал антенну вместе со своим коллегой. В обоих местах установки она оказалась весьма выгодной благодаря малому углу излучения, особенно при работе в режиме DX.
Автор далее сосредоточился на разработке антенны, позволяющей работать на обоих нижних любительских КВ-диапазонах. Учитывая результаты предыдущих измерений модели на частоте 7 МГц и новые измерения на частотах 3,5 и 7 МГц, он спроектировал антенну (см. табл. 1), которая настраивается в диапазоне 160 м с помощью переменного конденсатора ёмкостью 350 пФ, а в диапазоне 80 м – с помощью индуктивности (рис. 4). Катушка имеет 12 витков диаметром 7,5 см и намотана самонесущим способом. На частоте 3,5 МГц используется 10 витков, на частоте 3,8 МГц – всего 6 витков для минимального значения КСВ.
Рис. 4.
Система заземления
Мощность подаётся между вертикальным излучателем и землёй, поэтому часть её рассеивается на эффективном сопротивлении системы заземления. Например, обычный медный заземлитель в обычной почве имеет контактное сопротивление около 250 Ом.
При использовании антенны, адаптированной к фидеру сопротивлением 50 Ом, излучается лишь 1/5 мощности. На диапазоне 160 м при входной мощности 10 Вт и КПД выходного каскада 70% излучается всего 1,4 Вт. Система заземления G6LX состоит из пяти стержней, расположенных вокруг основания излучателя и соединённых между собой. От них радиально отходят четыре провода длиной 18-24 м, заглублённые на глубину около 20 см, на дальних концах которых установлены заземляющие стержни.
Помимо заглублённых проводов, в качестве противовеса используются несколько изолированных проводников (старые остатки коаксиального кабеля, кабели и т.д.). Некоторые из этих проводников прокладываются прямо в садовой ограде, другие проходят под ветхой мощёной дорожкой, под альпийской горкой и даже под сараем для инструментов. Они подключаются к системе заземления у основания антенны.
Низкая эффективность вертикальной антенны обычно является признаком высокого контактного сопротивления, неправильного электропитания, влияния близлежащих объектов или недостаточной системы заземления.
Расстояние между параллельными вертикальными проводами композитного излучателя не должно быть менее 30 см, в противном случае ухудшается полоса пропускания и настройка. Опорная мачта должна располагаться достаточно далеко от излучателя и ни в коем случае не между двумя вертикальными проводами. Лучше всего подвесить всю систему. Если провода подвержены растяжению, нет необходимости использовать изолирующие прокладки; обычно достаточно прокладок только сверху и снизу излучателя.
По данным информационных бюллетеней Radioamatérského
