Да, название длинное, но все эти уточнения помогают определить, о какой антенне идёт речь: это четвертьволновая петля в вертикальной плоскости, с питанием в середине одной стороны для вертикальной поляризации, рассматриваемая над поверхностью земли. Характеристики во многом схожи с характеристиками той же антенны в свободном пространстве.

Два основных фактора, которые следует учитывать, — это влияние земли на диаграмму направленности и ёмкостная связь между землёй и точкой с высоким импедансом в нижней части антенны. Высота над землёй обычно менее важна для вертикальной поляризации, где излучение под малыми углами больше зависит от характеристик земли.

Петлевые антенны с вертикальной поляризацией чаще всего используются на относительно небольшой высоте в нижних КВ-диапазонах, чтобы воспользоваться преимуществами излучения под малым углом для работы в режиме DX. Это наиболее эффективно на почвах с высокой проводимостью, особенно над солёной водой (или вблизи неё).

Для вертикальной поляризации петля подключается к центру одной вертикальной стороны или, точнее, к 1/4 длины провода от верхней (и нижней) центральной линии антенны. Для квадрата или прямоугольника это середина вертикальной стороны. Для ромба это один из боковых углов. Для треугольника это 1/4 длины проволоки от вершины, независимо от того, направлена она вверх или вниз.

Поскольку нижняя центральная точка вертикально поляризованной четвертьволновой катушки является точкой с высоким импедансом, она более подвержена ёмкостной связи с землёй, что приводит к большему сдвигу резонансной частоты из-за высоты нижнего провода и распределения тока по катушке. При определённых условиях это также может привести к увеличению потерь в земле. Чаще всего мы наблюдаем сдвиг резонансной частоты по сравнению с той же катушкой в свободном пространстве, поэтому размеры будут больше зависеть от высоты и конфигурации.

Например, если у прямоугольника с сопротивлением 50 Ом в свободном пространстве соотношение длин сторон составляет примерно 2 : 1, то при вертикальном расположении короткой стороны и параллельном земле расположении длинной стороны это соотношение увеличится до 2,5 : 1 или 3 : 1 (и будет меняться в зависимости от высоты).

Наиболее популярными формами для вертикально поляризованных полноволновых контуров являются прямоугольник (часто вытянутый в горизонтальном направлении, поэтому ему не требуется большая высота) и треугольный (дельтавидный) контур с вершиной, направленной вверх, так как для него требуется только одна высокая опора. При правильной подаче сигнала для вертикальной поляризации контур имеет верхний нуль, который помогает снизить уровень паразитных колебаний от местных станций.

Часто приходится искать компромисс между высотой и шириной петли в зависимости от доступных опор. Мы можем посмотреть, как это повлияет на треугольную петлю, подвешенную на одной опоре, если мы сохраним длину провода на уровне 45 м (148 футов), а основание поднимем на 3 м (10 футов) над землёй, а затем будем варьировать длину основания и высоту петли.

Размеры вертикально поляризованной дельта-петли

Вертикально поляризованная дельта-петля с использованием 45-метрового (148 футов) неизолированного провода сечением 2 мм (AWG #12) с основанием на высоте 3 м (10 футов) над землёй

Пожалуй, самое важное, что можно вынести из этой таблицы, — это то, что низкочастотное излучение под углом 10 градусов (последний столбец) практически не меняется при увеличении высоты и ширины петли. Самый широкий/короткий вариант может оказаться непрактичным из-за низкого импеданса в точке подачи сигнала, но высота мачты от 0,2 до 0,35 длины волны обеспечивает хорошие характеристики при импедансе, удобном для согласования с 50 или 75 Ом. (Для 115 Ом потребуется четвертьволновой трансформатор из коаксиального кабеля на 75 Ом.)

Обратите внимание, что в центре нижнего провода находится точка высокого напряжения: напряжение там не такое высокое, как на концах диполя, но всё же рекомендуется располагать нижний провод так, чтобы он был вне досягаемости для проходящих мимо людей. При наличии соответствующей защиты нижний провод можно расположить ближе к земле, чтобы уменьшить необходимую высоту мачты. При этом длина контура немного изменится, а потери в земле, возможно, немного возрастут.

Некоторым радиолюбителям удобнее располагать такую петлю в нижнем углу, а не посередине одной из сторон. Это относительно хорошо работает для самых коротких петель, у которых длина стороны не намного превышает 1/4 длины провода, но по мере увеличения длины стороны вместе с высотой увеличивается количество горизонтально поляризованного излучения. Коэффициент усиления на малых углах обычно на 0,3 дБ ниже, но основным эффектом часто является увеличение отклика на сигналы, поступающие под большими углами. Для петли с основанием длиной 17 м излучение под прямым углом всего на 6 дБ ниже, чем под малыми углами, поэтому помехи от местных станций под большими углами будут более значительными.

Любую из этих петель можно переключить с вертикальной поляризации (для DX) на горизонтальную (для более локальных контактов), установив шкивы на углах провода. Это позволит перемещать точку питания в верхний угол петли, потянув за провод (или в нижний центр, если вы сможете протащить его мимо углового шкива). Это влияет на согласование двумя способами: изменяется сопротивление точки питания и снижается резонансная частота. Изменение импеданса в точке питания минимально при импедансе в диапазоне 120–140 Ом, но увеличивается при отклонении от этого диапазона. Например, контур с базовой длиной 20 м имеет импеданс, близкий к 50 Ом для вертикальной поляризации, но почти 200 Ом для горизонтальной поляризации. Сдвиг частоты в этом случае составляет около 400 кГц, а для равностороннего треугольника (базовая длина 15 м) — 100 кГц. Тем не менее это может быть удобным способом использовать одну антенну для обеих функций.

practicalantennas