Антенна JUNGLE JOB (превысьте мои возможности)

На заре развития радиосвязи считали так — антенны должны быть большими, тогда и сигнал будет сильным. Это предположение было очень верным, ведь в ту эпоху использовались очень низкие частоты. 

Позднее открыли, что если 2 антенны расположить на расстоянии полуволны друг от друга и запитать их в фазе, то сигнал усилится в некоторых направлениях, как если бы мощность передатчика удвоили. С тремя антеннами мощность излучения утраивалась и т.д.

В общем случае мы называем это усилением системы антенн. К несчастью, это вынуждало ставить антенны цепочкой одну за другой, и 10 диполей, размещённых на расстоянии полуволны друг от друга, вытягивались на расстояние 5 длин волн!

Антенны этого типа известны под названием Systemes Additlonnels и используются в КВ-радиовещании.

Джон Краус W8JK первый испытал систему из 2-х диполей, но запитанных в противофазе. Большая часть экспертов того времени считала это пустой тратой времени, т.к. излучение вибраторов компенсирует друг друга. Мощность передатчика фиксировалась в нескольких секторах, и Краус нашёл эффективное излучение в двух относительно узких секторах, но с большой энергией в неожиданной оси. Усиление было почти 4 только с двумя диполями, тогда как усиление двух диполей в additionnel ant всего лишь 2. W8JK была вероятно первой антенной «суперусиление». Позднее было показано математически, что с тремя элементами в таком расположении можно достигнуть усиления не 3, как в случае ant additionnel, a приближающегося к девяти.

Развитие концепций W8JK привело к появлению целого ряда антенн «суперусиление». В этом ряду наиболее известна Yagi.

На УКВ часто используется один питаемый элемент, несколько пассивных директоров и один или два рефлектора. Общая длина бума достигает нескольких длин волн. Каждый элемент расположен от другого на расстоянии 0,2-0,3 длины волны. В этом случае оказывается меньшее влияние на полосу пропускания антенны, входное сопротивления и КПД. В большинстве случаев используется компромиссный вариант с расположением элементов на расстоянии меньше оптимального (до 0,1 длины волны). Эксперименты автора были основаны на применении рефлектора в виде «V» из провода вместо обычных алюминиевых труб.

Рефлектор, выполненный из провода, не только уменьшает вес, сопротивление ветру и стоимость антенны, но и позволит применить более легкий бум. На рис.1 дан общий вид этой конструкции.

При такой конструкции значительно уменьшается пространство необходимое для вращения антенны.

Почти во всех книгах для радиолюбителей имеются главы, посвящённые направленным антеннам. В 9 случаях из 10 эта глава начинается с классических V-образных антенн. Там будет таблица, дающая такой угол между двумя «плечами» для их различной длины, что усиление немногим более 5 дБ для сторон, равных длине волны, увеличится до 15 дБ для сторон с длиной 10 длин волн. Усиление может быть ещё более значительным, если 2 V-образные антенны соединить, получив ромб.

Использование таких систем радиолюбителями ограничено пространством, необходимым для их установки, к тому же они не могут вращаться. Автор задался вопросом, не приведёт ли использование V-образного элемента в YAGI к улучшению её характеристик? И если улучшение будет лишь от 0,5 до 1 дБ, то это уже заслуживает внимания. DX-мены говорят, что в pile-up дополнительный дБ может всё решить.

Просмотрев литературу, автор отметил, что первенство в постановке этого вопроса принадлежит не ему. В CQ Magazine (август 1983 г.) K4JZB писал, что достиг приблизительно 1 дБ приращения усиления с элементами «V», и утверждал, что бим ДВА элемента приближенно равен однодиапазонным трём элементам. Верно это или ошибка?

Автор продолжил поиски, на этот раз в «ARRL Antenna Handbook», и был удивлён, вычитав в главе о логарифмических однодиапазонных Yagi, что увеличением угла V можно увеличить усиление от З до 5 дБ! Это улучшение усиления объяснялось применением свойств «критической связи», теоретически развитой совместно VK2ABQ и G6XN.

Автор сделал двухэлементную антенну с V-образным рефлектором и обычным прямым вибратором (рис.2) и пользовался ею несколько лет в Северной Африке. Назвал он её «Jungle Job (примерное значение: «превысьте мои возможности» — прим. переводчика). Как вы уже заметили, посмотрев рис.2, «Jungle Job» очень похожа на лук со стрелой (конец стрелы показывает направление излучения). Её модель была построена из бамбуковых палок. Вибратор был сделан из провода в пластиковой изоляции.

Такой же провод использовался в «V» рефлекторе и крепился к концам вибратора рыболовной леской 0,5 мм. Основные размеры даны в табл.1.

Таблица 1

Частота (МГц) А — длина вибратора (м) С — длина бума
14,150 10,06 3,50-4,00
21,200 6,70 3,00
24,900 5,73 2,50
27,200 5,24 2,20
28,500 5,00 2,00
50,000 2,85 1,20

 

Возьмите длину, исходную для 28 МГц — 5 м и для 21 МГц — 6,80 м. Теоретически рефлектор дол- жен быть такой же длины. Он не будет, как в Yagi, больше на 3-4%. Однако возьмите некоторый запас для окончательной настройки (укоротить всегда легче чем удлинить). Указанные длины могут удивить некоторых «специалистов» по антеннам. На деле провод в пластиковой изоляции должен быть короче на 3 — 5 %, чем оголённый.

Осталось присоединить кабель 50 Ом в центре вибратора, и вы готовы к работе с DX. Регулировка длины рефлектора необходима, если хотите получить лучшее отношение вперёд/назад.

Сравнение Yagi и «Jungle Job»:

Посмотрите на рис. 3, дающий излучение Yagi 2-элементной из алюминиевых проводов, и сравните с рис. 4 (2-х элементный бим с «V»-рефлектором.) Идеальный 2-элементный бим должен иметь абсолютно одинаковые токи в точной фазе в каждом элементе так, чтобы все излучение шло в одном направлении. Другими словами, идеальный бим должен иметь бесконечно большое отношение вперед/назад.

Как достичь этого на практике? В традиционной Yagi для установки правильной фазы необходимо сместить резонансные частот пассивных элементов (укорочением иди удлинением). Это расстраивает вибратор, и его нужно подстроить противоположным способом (т.е. удлинить, если пассивные элементы укорочены и наоборот). Это, естественно, вносит потери в усиление, и настройка заканчивается каким-либо компромиссом между усилением и отношением вперед/назад. Оптимизируют антенну либо по усилению, либо по отношению вперед/назад. Здесь в случае улучшения одного параметра ухудшается другой.

Теперь рассмотрим «Jungle fob». Здесь оба элемента могут быть настроены в резонанс. Правильное фазирование достигается изменением расстояния между концами вибратора и рефлектора. Математический расчёт показал, что теоретически на данной частоте отношение вперед/назад может быть до 30…35 дБ. Так как антенна занимает промежуточное место между 2-х и 3-х элементной Yagi. А в действительности она эквивалентна 3-х элементной Yagi, (сравните рис. 4 и рис. 5), что подтверждается практикой.

Дик Бирд G4ZU
Радиолюбитель 8/92 стр.45

73!