Резонансные и нерезонансные любительские радиоантенны — какие лучше?

Когда речь идёт о любительском радио, выбор правильной антенны — одно из важнейших решений, которое принимает оператор. Существуют десятки, если не сотни, разновидностей: антенны типа «волновой канал», проволочные антенны, двухволновые рамочные антенны, вертикальные антенны и другие.

У каждой антенны есть свои преимущества и недостатки. Выбор зависит от таких факторов, как диапазон частот, условия эксплуатации, пространство, эффективность и желаемые характеристики.

Выберете ли вы резонансные или нерезонансные антенны? Давайте рассмотрим их характеристики, а также плюсы и минусы каждой из них.

Резонансные антенны

Резонансная антенна предназначена для работы на определённой частоте или в диапазоне частот, близком к ней. Для многих радиолюбителей (особенно новичков) простота конструкции резонансных антенн является привлекательным свойством. Полуволновая дипольная антенна относительно проста в сборке и настройке. Кроме того, для эффективной работы этим антеннам обычно не требуются дополнительные компоненты, такие как согласующие цепи.

К резонансным антеннам относятся однополосные диполи, веерные и параллельные диполи, полуволновые антенны с торцевым питанием (EFHW), однополосные и траповые вертикалы, однополосные и траповые многодиапазонные антенны типа «волновой канал»(Yagi). Резонанс в этих антеннах можно создать с помощью заграждающих фильтров, линейной нагрузки, шлейфов или излучателя, специально настроенного на определённый диапазон. Резонанс этих антенн возникает только в узких участках спектра в нижних КВ диапазонах, таких как 160, 80 и 60 метров, но расширяется на диапазонах выше 40 метров, обеспечивая практически полное покрытие.

На резонансной частоте антенна представляет собой сбалансированную нагрузку (обычно 50 Ом) с минимальным реактивным сопротивлением, что обеспечивает оптимальные характеристики. Антенна эффективно излучает электромагнитные волны и имеет естественное согласование импеданса с линией передачи, что снижает потери мощности и обеспечивает максимальную излучаемую мощность.

Преимущества резонансных антенн

• Как правило, они более эффективны, поскольку их конструкция оптимизирована для работы на определённой частоте. Резонансные антенны снижают потери мощности, которые могут возникать при использовании нерезонансных антенн.
• Диполи и вертикальные антенны обычно имеют предсказуемую диаграмму направленности, что хорошо для радиолюбителей, которым нужна стабильная работа. Эти антенны отлично подходят для связи на определённых расстояниях или для установления контактов, особенно в диапазоне КВ или VHF.
• Эти антенны естественным образом согласуются с импедансом линии передачи, который часто составляет 50 Ом, без необходимости в дополнительных согласующих цепях. Это обеспечивает более эффективную передачу энергии и меньшие потери сигнала.
• Поскольку резонансные антенны настроены на свою частоту, их КСВ обычно ниже, что сводит к минимуму количество отражённой энергии. Этот фактор важен для защиты вашего передатчика.

Недостатки резонансных антенн

• Одним из основных недостатков является ограниченная полоса пропускания. Они лучше всего работают на определённой частоте или в ограниченном диапазоне частот. Для радиолюбителей это может означать необходимость переключать антенны для работы в разных диапазонах или регулировать длину антенн для оптимальной работы на разных частотах.
• Антенны могут быть большими и громоздкими, особенно те, что предназначены для низких частот, таких как 160 и 80 метров. Размер может стать серьёзной проблемой для операторов, у которых мало места, или для тех, кто работает в городских условиях. Например, длина полуволнового диполя для 80 метров (3,5 МГц) составляет 130 футов, что может быть неудобно для некоторых радиолюбителей.
• Если вы радиолюбитель и хотите работать на нескольких диапазонах, вам может понадобиться несколько резонансных антенн или потребуется часто менять конфигурацию антенн.

Нерезонансные антенны

Нерезонансная антенна не зависит от конкретной частоты или длины волны для оптимальной работы. Она предназначена для работы в широком диапазоне частот. К нерезонансным антеннам относятся такие конфигурации, как off-center fed dipoles, многодиапазонные вертикальные антенны без трапов, long wires, дублеты и компромиссные антенны.

Поскольку нерезонансные антенны обычно не имеют оптимального импеданса на заданной частоте, для согласования их импеданса с линией передачи обычно требуется широкополосный антенный тюнер (ATU) или симметрирующий трансформатор/несимметрирующий трансформатор. Использование любого из этих устройств или обоих сразу обеспечивает передачу максимальной мощности на антенну, даже если она не является резонансной на рабочей частоте.

Преимущества нерезонансных антенн

• Самым значительным преимуществом нерезонансных антенн является их способность работать в широком диапазоне частот с помощью антенного тюнера и/или симметрирующего трансформатора. Это особенно ценно для радиолюбителей, которые хотят использовать одну антенну для нескольких диапазонов, например 80 метров, 40 метров, 20 метров и выше.
• Хотя некоторым нерезонансным антеннам, например антеннам из случайных проводов, всё же требуется определённое пространство, многие конструкции (например, укороченный вертикальный диполь или диполь с нецентральным питанием) могут быть более компактными, чем их резонансные аналоги, что делает их идеальными для использования в ограниченном пространстве.
• Нерезонансные антенны позволяют радиолюбителям работать в нескольких диапазонах без значительных изменений. Это может быть удобно для радиолюбителей, которые хотят общаться на разных частотах без необходимости переключать антенны.
• Для радиолюбителей, которым не хватает места или которые ограничены правилами ТСЖ, больше подходят нерезонансные антенны, такие как случайные провода или укороченные вертикальные антенны. Их можно установить в не самых подходящих местах (например, на чердаке или на балконе), и они будут работать.

Недостатки нерезонансных антенн

• Нерезонансные антенны обычно имеют несоответствие импеданса с линией передачи по всему частотному спектру. Это может привести к повышению КСВ, что вызовет потери мощности и потенциальное повреждение передатчика. Антенный тюнер может решить эту проблему, но он требует дополнительного оборудования.
• Поскольку нерезонансные антенны не оптимизированы специально под одну частоту, они зачастую менее эффективны, чем резонансные антенны. Потери мощности из-за несоответствия импедансов могут снизить общую производительность.
• Нерезонансные антенны, особенно в сочетании с антенным тюнером, могут быть более сложными в настройке. Операторам необходимо периодически проверять и настраивать антенный тюнер для достижения наилучшего соответствия.
• Нерезонансные антенны могут не обеспечивать такую же предсказуемую или оптимальную диаграмму направленности, как резонансные антенны. Это может быть недостатком в ситуациях, когда важно стабильное направленное излучение.

Какая антенна лучше подходит для любительской радиосвязи?

Если посмотреть на информацию о резонансных антеннах, может показаться, что это лучший выбор. Их относительно легко собрать и настроить, и не всегда требуется согласующая сеть или аттенюатор (кроме 160- и 80-метровых волн). Кроме того, они имеют известное сопротивление около 50 Ом и славятся своей эффективностью.

Резонансные антенны идеально подходят для операторов, которые в основном работают в определённых диапазонах и хотят добиться максимальной эффективности и простоты. Они идеально подходят для тех, у кого есть место для установки больших антенн и кто в основном заботится о производительности на определённых частотах. Если вы работаете в основном в одном или нескольких диапазонах, резонансные антенны, скорее всего, станут лучшим выбором.

Надо признать, что большинство антенн на авторской стационарной точке соответствуют категории резонансных. Здесь хорошо сочетаются вертикальные антенны, многодиапазонные диполи и три антенны Yagi. Все они помещаются на участке (едва-едва), и автор позаботился о том, чтобы они были максимально изолированы друг от друга. На них нравится работать с DX и участвовать в нескольких контестах.

С другой стороны, нерезонансные антенны лучше подходят для операторов, которым нужна универсальность и возможность работать в нескольких диапазонах без постоянной настройки антенны. Они полезны для радиолюбителей, у которых мало места, или для тех, кто часто работает на разных частотах. Однако для таких антенн требуются дополнительные компоненты, например антенный тюнер, и они могут быть менее эффективными, чем резонансные конструкции.

Следует признать, что не существует универсального решения для антенны, которое подходило бы для всех случаев. Если рассматривать преимущества и недостатки резонансных и нерезонансных антенн, становится ясно, что в первую очередь следует учитывать область применения антенны, диапазоны работы и доступное пространство.

Даже скромный полуволновой диполь может стать DX-магнитом, если его правильно настроить и разместить как можно выше над землёй. Для тех, кто опасается трапов и нагрузочных катушек, веерный диполь — это простой способ добавить диапазоны с помощью одного фидерного соединения и сохранить их резонанс.

Радиолюбители, испытывающие трудности с пространством

Если на вашем участке мало места для антенны, есть несколько решений, требующих минимальных компромиссов. Именно здесь сочетание резонансных и нерезонансных антенн может помочь вам работать на большем количестве диапазонов. Почему бы не выбрать лучшее из обоих вариантов?

Есть 33 фута пространства? 20-метровая резонансная антенна обеспечит вам этот активный DX-диапазон. Если вы хотите добавить другие диапазоны до 6 метров, преобразуйте её в веерный диполь или согните в паутинную антенну, добавив согласующий трансформатор 1:4. Это уменьшит размер примерно до 9 x 9 футов.

Модифицируйте вертикальную нерезонансную антенну Rybakovа в перевернутую L-образную антенну длиной 53 фута (26 футов по вертикали и 27 футов по горизонтали), и вы получите покрытие 80–6 метров. Или установите вертикальную резонансную ловушку Hustler 5BTV высотой 7,5 метра, охватывающую пять КВ-диапазонов 80–10 метров. Для обоих вариантов потребуются радиалы, но многие более короткие антенны будут работать почти так же хорошо, как и несколько более длинных.

В целях соответствия требованиям вы можете быть ограничены антеннами, расположенными на чердаке или по внешнему краю крыши. Рамочная КВ-антенна, закрепленная по периметру чердака и подключенная к тюнеру, может обеспечить приемлемое согласование. Par EndFedz EFHW — это резонансная альтернатива для многодиапазонной работы, которая также может быть установлена на чердаке или на улице. В ассортимент входят модели EF-40-10-KW, 8010-JRKW с нагрузкой длиной 22,5 метра и настраиваемая EF-QUAD.

Портативная антенна

Если вы используете активацию POTA или RDA, то портативные антенны, нерезонансные антенны могут быть лучшим выбором. Они не занимают много места, лёгкие и быстро собираются, что позволяет максимально увеличить время в эфире.

Антенна Rybakovа стала популярной среди любителей портативных антенн. Это вертикальный провод длиной 25 футов (7,5 м), согласованный с unun-модулем 4:1. Она включает в себя несколько радиальных элементов, которые можно повесить на дерево или закрепить на телескопической стеклопластиковой мачте. Преимущество этой антенны в том, что её можно использовать на многих диапазонах, обычно 40–10 метров. Полоса пропускания на каждом диапазоне довольно широкая, хотя тюнер может оказаться полезным. Настроившись на середину определённого диапазона, вам не придётся настраиваться заново при работе на его краях.

Антенны EFHW также являются популярными для использования как портативные антенны, но эти антенны представляют собой неоднозначную картину. Для согласования антенны оснащены согласующим трансформатором 49:1 или 64:1. Версия на 40 м резонансная на гармониках, но требует тюнера для диапазонов 30, 17 и 12 м. Главное преимущество — компактность: антенны легко поместятся в кармане пальто или сумке с оборудованием.

В антеннах с концевым питанием используется согласующий трансформатор 9:1 с «магическими» длинами антенн, обеспечивающими оптимальную работу в широком диапазоне частот — рекомендуемые значения: 29, 35,5, 41, 58, 71 и 84 фута. Симметрирующий трансформатор 9:1 преобразует импеданс 450–700 Ом для согласования с 50-омным коаксиальным фидером. На некоторых диапазонах может потребоваться тюнер. Антенны Long wires неизменно популярны для полевого и портативного использования.

Работа с DX и соревнования

Работа с DX во время открытия диапазонов или DX-экспедиций — это просто здорово, особенно с резонансными однодиапазонными и многодиапазонными антеннами типа «Yagi». Направленность и усиление в несколько дБ делают эти резонансные антенны хорошим выбором для борьбы с pileups и сбора стран и территорий для вашего диплома DXCC.

Par EndFedz 8010-JRKW 80/40/20/15/10-метровая полуволновая антенна с концевым питанием

Лучший(ие) выбор(ы)

Вся антенная система в целом должна обеспечивать разумное согласование между трансивером и антенной. Пока потери в антенне и фидере не слишком велики, согласование можно выполнить в любом месте антенной системы. Практически не имеет значения, является ли сам излучатель резонансным или нет.

Обычно наилучшим выбором является тот, который подходит именно вам и вашей ситуации. Для некоторых антенн оптимальным может быть гибридное решение, например, многодиапазонная резонансная антенна и нерезонансная антенна, подключенные к тюнеру, что обеспечивает лучшее из обоих вариантов. В конечном счёте, речь идёт о балансе производительности, эффективности, размера и гибкости с учётом ваших уникальных условий эксплуатации.

K8MSH