Радиоантенны 
В принципе, перевёрнутая L-образная антенна – это любая антенна, физически похожая на перевёрнутую букву L. С точки зрения электротехники она включает в себя не только настроенные системы с радиальными элементами, но и любой наклонный провод, идущий от антенного тюнера на уровне земли к какой-либо более высокой конечной точке.
(Наклонный провод имеет, по сути, те же вертикальные и горизонтальные составляющие излучения, что и более формально расположенная L-образная антенна.) То, что мы называем проводом произвольной длины с концевым питанием, относится к этой группе также, как и к перевёрнутая L-образная антенна, например, на 160 метров с 64 радиальными элементами в основании.
С практической точки зрения, среднестатистический установщик антенн на заднем дворе вряд ли создаст мощное радиальное поле для максимально эффективной работы на 160-метровом диапазоне. Часть антенны над землёй не представляет проблемы, поскольку для этого нужно поднять провод на максимальную высоту, насколько позволяют имеющиеся опоры, а затем проложить оставшуюся часть горизонтально.
Радиальные элементы являются основным препятствием для использования перевёрнутой L-образной антенны. Тогда мы сократим радиальное поле до всего лишь четырёх радиальных линий, каждая длиной в четверть длины волны, на диапазоне 160 метров, то есть около 135 футов. При таком уменьшении поля предположим, что у нас есть вертикальная опора длиной 50 футов. Тогда перевёрнутая L-образная антенна во всех диапазонах будет выглядеть примерно так, как показано в левой части рис. 1.
Рис. 1. Две версии 160-метровой перевёрнутой L-образной антенны с 4 заглубленными радиалами
Для достижения резонанса на частоте около 1,85 МГц с использованием провода AWG #12 по всей длине нам потребуется горизонтальный участок длиной 80 футов (24,8 м). Кстати, в авторской модели радиальные элементы заглублены в землю на глубину 6 дюймов (15,8 см), но точная глубина залегания не имеет решающего значения.
Теперь добавим вторую порцию реальности. У многих радиолюбителей задние дворы заняты садами, гаражами, завалены детскими игрушками и т.д. Поэтому мы наблюдаем нежелание использовать более короткие радиальные элементы.
В правой части рис. 1 показана та же схема с четырьмя радиальными элементами длиной 20 футов (6,8 м). Для восстановления резонанса на частоте 1,85 МГц горизонтальному участку антенны потребовалось удлинение на 2 фута (6,8 м). Теперь сравним характеристики (таблица 1).
Таблица 1
Характеристики Inverted-L с полными и короткими радиальными системами
На практике мы обнаруживаем существенную разницу в характеристиках только на диапазоне 160 метров. Инвертированная L-образная антенна в идеальных условиях примерно на 2 дБ менее эффективна, чем полноразмерный вертикальный монополь. Укорачивание радиальных антенн приводит к потере ещё полдецибела усиления.
В остальном обе системы примерно эквивалентны для работы во всех диапазонах. Короткие радиальные антенны и более длинная горизонтальная секция меньшей системы действительно повышают значения импеданса, но если тюнер справится с одним комплектом, он справится и с другим.
Рис. 2. Графики азимута и угла излучения Inverted-L на самой низкой рабочей частоте
На рис. 2 показаны диаграммы направленности для диапазона 160 метров с указанием ориентации антенны. Обратите внимание, что горизонтальная часть немного смещает вертикальную монопольную диаграмму направленности. Также обратите внимание, что в горизонтальной части антенны сохраняется значительный ток. Это проявляется в виде горизонтально поляризованной составляющей диаграммы направленности в форме восьмёрки, которая примерно на 10 дБ ниже вертикально поляризованной составляющей.
При перемещении выше 160 метров мы можем обнаружить одну из причин, по которой многие пользователи антенны inverted-L считают её хорошей (хотя и не идеальной) антенной общей связи. На рис. 3 показаны диаграммы направленности для выбранных любительских диапазонов с указанием частоты и угла TO для каждого азимутального графика.
Относительно диаграмм направленности для замкнутых петель и линейных дублетов, диаграммы направленности почти все более равномерно распределены вокруг горизонта. По мере увеличения частоты сочетание все более сильного горизонтально поляризованного излучения и остаточного вертикально поляризованного излучения, как правило, обеспечивает небольшой коэффициент усиления почти во всех направлениях.
Только достигнув 10 метров, мы обнаруживаем диаграмму направленности с чётко выраженными лепестками и нулями, но нули не такие глубокие, как те, которые мы обнаруживаем с петлями и линейными дублетами. Платой за более полное покрытие является более низкий максимальный коэффициент усиления.
Рис. 3. Формы диаграммы направленности по азимуту для выбранных КВ диапазонов антенны Inverted-L
Нет существенной разницы между формой диаграммы направленности антенны типа L с полным радиальным полем и антенны типа L с короткими радиальными лучами. Следует помнить, что эти диаграммы применимы к антенне типа Inverted-L с вертикальным сечением 50 футов (15,5 м).
Если изогнуть антенну типа L на меньшей высоте, углы TO для диапазонов от 80 до 10 метров увеличатся, а коэффициент усиления и точная форма диаграммы направленности могут измениться.
Однако рассмотрим ещё один вариант, в котором пользователь не создаёт симметричное (или около того) радиальное поле. Для использования антенны типа Inverted-L необходимо только хорошее ВЧ-заземление, поэтому в этом случае пользователь прокладывает один заглублённый радиальный луч длиной около 20 футов (6,7 м). См. рис. 4.
Рис. 4. «Простейшая» перевёрнутая L-образная конструкция с 1 скрытым коротким радиальным элементом
Таблица 2
Характеристики перевёрнутой L-образной конструкции с одной заглубленной радиальной шиной длиной 20 футов
Как показано в Таблице 2, характеристики антенны снижаются по сравнению с другими системами. Однако только на диапазоне 160 метров, где мы теряем ещё 3 дБ усиления, результат становится непригодным к использованию. На других диапазонах мы получаем приемлемые характеристики.
Для аварийных ситуаций и полевых работ однолучевая перевёрнутая L-образная антенна может быть пригодна для использования на диапазонах от 80 до 10 метров. Однако для домашнего использования следует стремиться добавлять как можно больше радиалов (формы, которую позволяет рельеф местности), даже если мы добавляем по одному каждые несколько месяцев.
К радиальным проводам применяются обычные меры предосторожности: располагайте их под землёй, где до них не смогут дотянуться играющие дети, супруги, работающие в саду, и газонокосилки-автоматы. Если вы используете дерево для крепления антенны, убедитесь, что вертикальная антенна достаточно далеко от ствола дерева. Кроме того, убедитесь, что никто не может коснуться антенны или её точки питания во время работы.
Вы заметите, что импеданс на 80-метровом диапазоне очень высок, выше, чем могут обработать большинство антенных тюнеров. По этой причине многие пользователи перевёрнутой L-образной антенны предпочитают использовать провода большей или меньшей длины, чем 130 футов (41,7 м), которые автор использовал в этой демонстрации.
Антенна inverted-L длиной 3/8 длины волны (около 30,7 м, включая вертикальную и горизонтальную части) сместит очень высокоимпедансную частоту в 30-метровый диапазон. Форма диаграммы направленности изменится, но общие свойства inverted-L сохранятся: хорошие (но не идеальные) выпуклые диаграммы направленности для связи практически в любом направлении.
Последний вопрос: где разместить антенный тюнер? Ответ прост: в точке питания антенны. Это стандартное расположение в полевых условиях, где мы обычно подключаем антенну к рабочему месту с помощью ручного антенного тюнера.
Для этой антенны нам фактически нужен однотактный сетевой тюнер. В домашних условиях антенна inverted-L идеально подходит для одного из защищённых от непогоды автоматических тюнеров (с использованием дополнительной защиты от непогоды) с корпусом или заземляющим проводом, подключённым к радиальной стороне системы.
Преимущества такого типа системы очевидны: автоматическая (или полуавтоматическая) настройка с помощью коаксиального кабеля от точки питания антенны до установки. Недостатки — первоначальные затраты на автоматический тюнер и периодическое профилактическое обслуживание.
W4RNL (SK)
