Радиоантенны 
Энергия антенны распределяется неравномерно в пространстве, концентрируясь в определённых направлениях в виде лепестков. Главный лепесток характеризует направленность антенны, он также выражает её коэффициент усиления относительно изотропной антенны (в dBi) или полуволнового диполя (в dBd).
Диаграмма направленности показывает форму различных лепестков в вертикальной плоскости, проходящей через главный лепесток, и в горизонтальной плоскости (вид на антенну сверху). Для изучения влияния земной поверхности на диаграмму направленности всех типов антенн потребовались бы тысячи страниц. Мы же рассмотрим лишь случай нескольких типичных антенн, учитывая их высоту над землёй и характер рельефа. Данные получены путём моделирования с использованием MMANA.
Увеличение коэффициента усиления полуволнового диполя за счёт земли
По мере приближения к земле идеальный тор, представляющий излучение полуволнового диполя в пространстве, деформируется и разделяется на два симметричных лепестка, как только антенна достигает высоты половины длины волны. Энергия, распределённая по всем направлениям плоскости, перпендикулярной антенне, отражается от земли; оба лепестка вытянуты больше внешнего диаметра тора, что приводит к теоретическому усилению примерно 6 дБ.
На вертикальной диаграмме направленности полуволнового диполя, расположенного напротив, лепестки соответствуют:
- красным: идеальной земле (опорное значение 0 дБ)
- синим: реальной земле со средней проводимостью (-4,5 дБ)
- зелёным: изотропной антенне с коэффициентом усиления -8,4 дБ
Полуволновой диполь на разных высотах
Характеристики антенны зависят как от высоты, так и от частоты. Чтобы не учитывать последнюю, высоты будут выражаться в длинах волн ʎ.
- ʎ/4: Часто встречается на диапазонах ниже 10 МГц. Такая конфигурация хорошо подходит для локальных и средних расстояний, особенно если станция расположена в глубокой долине.
- ʎ/2: Антенна подходит для расстояний от нескольких сотен до нескольких тысяч км.
- 3ʎ/4: Два лепестка, подходящие для дальних расстояний. Энергия, излучаемая вверх, вероятно, будет теряться.
- ʎ: Идеальная конфигурация для всех расстояний. Лепестки с углом выхода 15 градусов подходят для DX.
Дублет на высоте 10 метров для каждого декаметрового диапазона
Радиолюбители всегда стараются разместить антенну как можно выше, но, учитывая высоту зданий, деревьев и телефонных столбов, полуволновой диполь чаще всего подвешивают на высоте около 10 метров.
На рисунке выше показаны диаграммы направленности семи полуволновых антенн, расположенных на высоте 10 метров над идеальной землёй.
Примечание: Относительная амплитуда лепестков не в масштабе.
Видно, что наиболее благоприятный начальный угол может варьироваться от 15 градусов (для диапазона 10 м) до 90 градусов (ниже диапазона 30 м).
Импеданс и резонансная частота дублета в зависимости от высоты над землёй
Диполь, правильно подобранный по традиционной формуле, может иметь другую резонансную частоту после установки. После измерения кривой КСВ как функции частоты при установленной антенне, антенну опускают для изменения её размера.
На графике выше показана зависимость резонансной частоты (синего цвета) полуволнового диполя размером 2×5,2 м от высоты антенны относительно идеальной поверхности земли. Красная кривая показывает импеданс в точке питания антенны на резонансной частоте.
Максимальная резонансная частота достигается при высоте, равной половине длины волны; она значительно превышает общепринятое значение 73 Ом.
Влияние качества почвы
Для некоторых типов антенн (вертикальных, с завесой типа «бобтейл», с длинным проводом и т.д.) проводимость грунта должна быть максимально высокой. Рекомендуется создать под антенной искусственный заземляющий слой (иногда называемый противовесом), который также предотвратит изменения проводимости из-за заморозков или засухи. Близость водоёма с соленой водой (лагуны, моря и т. д.) является весьма благоприятным фактором для работы DX с использованием вертикальной антенны.
На рисунке выше показана вертикальная диаграмма направленности полуволнового диполя, расположенного на высоте 1/2 над тремя различными типами грунта (характеризующимися диэлектрической проницаемостью er и проводимостью s):
1 — морская вода (er = 80 — s = 4600 мСм/м) — отличная почва
2 — возделываемая земля (er = 20 — s = 30 мСм/м) — средняя почва
3 — центр города (er = 3 — s = 1 мСм/м) — плохая почва
Свойства различных почв
Следующая таблица представлена исключительно в ознакомительных целях, поскольку оценить характеристики почвы без фактических измерений сложно. Более того, они могут значительно варьироваться в зависимости от влажности почвы, наличия растительности и т.д. Заморозки и засуха значительно ухудшают качество почвы и эффективность антенн, «растущих» над ней.
manuel.la-radio
