Высота антенны над землёй, особенно в городских районах на КВ-диапазонах, создаёт ряд непредвиденных проблем, о которых среднестатистический радиолюбитель часто даже не подозревает. Опытный оператор прекрасно это знает, но значительная часть нашего сообщества часто не осведомлена о различных проблемах.

Это искажения диаграммы направленности и снижении общей эффективности антенны, которые возникают из-за наличия различных природных географических объектов и искусственных сооружений, таких как здания, сооружения, мосты, воздушные кабели, водопроводные трубы и т.д., которые создают эти проблемы.

Несмотря на кажущуюся оптимальной высоту антенны, наиболее распространёнными проблемами, которые обычно преследуют типичную городскую антенную установку, являются значительные искажения диаграммы направленности. Классические диаграммы направленности и коэффициенты усиления антенн могут оказаться неверными.

Вторая проблема – это общая эффективность антенны как излучателя. Близлежащие здания и объекты в ближней зоне антенны часто поглощают определённое количество энергии передатчика, а также могут изменять резонанс и ухудшать достижимый КСВ.

Неоднократно подчеркивается термин «городские антенны». Причина в том, что типичные здания и сооружения в городах и мегаполисах строятся из железобетона (ЖБ) с вкраплениями стальных стержней (арматура). Надстройка здания обычно состоит из колонн, столбов и железобетонных балок. Полы и крыши выполнены из литого железобетона с вкраплениями стальной сетки. Каждый вкрапленный элемент из стали в этих конструкциях создаёт помехи для свободного излучения антенны, если он находится рядом. Более того, многие из этих зданий поблизости могут быть достаточно высокими, чтобы создавать препятствия.

В пригородах и сельской местности строительство, как правило, гораздо более гибкое. Там часто используются кирпич и дерево с меньшим содержанием ЖБ. Плотность застройки в этом районе также относительно низкая, и здания там не такие высокие, как в городах.

Ухудшение характеристик типичной антенны при использовании в городских условиях

Наиболее заметным и существенным негативным эффектом использования антенн в городских условиях является общее отклонение диаграммы направленности антенны от её теоретической, описанной в учебниках. Производители антенн обычно публикуют технические характеристики вместе с заявленными диаграммами направленности на различной высоте над землёй. Технические детали, доступные для самодельщиков, также всегда показывают идеальную диаграмму направленности. Это приводит к распространённым заблуждениям относительно реальных возможностей антенны в условиях городской среды.

Довольно часто люди тратят время и усилия в первую очередь на минимизацию КСВ. После достижения низкого КСВ они склонны считать, что антенна теперь работает в соответствии с опубликованными характеристиками. К сожалению, это далеко не так. Возможно, из-за недостаточной осведомлённости они часто игнорируют преимущества и недостатки места установки антенны. Нередко даже небольшие усилия по изменению местоположения, ориентации или поляризации могли бы принести значительные результаты.

О факторе высоты над землёй можно прочесть здесь, но давайте кратко рассмотрим некоторые другие проблемы, возникающие при использовании антенн в городских условиях. Эти проблемы более выражены на КВ-диапазонах, чем на VHF/UHF, из-за большей длины волн КВ-диапазонов и, следовательно, необходимости большей безопасной дистанции. Однако в городских условиях это не всегда практически осуществимо.

Вот некоторые из проблем и возможных решений:

• Область вокруг антенны на расстоянии от 1/2λ до 1λ имеет решающее значение, так как она обеспечивает связь в ближней зоне (БЗ).
• Вышеупомянутая область БЗ вокруг антенны во всех направлениях должна быть свободна от любых металлических, встроенных металлических или радиочастотных поглощающих объектов.
• Избегайте наличия металлических труб и кабелей в направлении поляризации антенны в области БЗ. Например, горизонтальные трубы и провода создают большие проблемы для горизонтально поляризованных антенн, а встроенные металлические колонны и опоры мешают работе вертикальных антенн.
• Расстояние менее 0,25λ от металлических заземлённых конструкций до антенны может привести к чрезмерному поглощению энергии и значительному снижению эффективности антенны.
• Максимальное излучение антенны обычно происходит в узлах тока элемента антенны и вблизи них, в то время как в узлах напряжения излучение минимально. Поэтому в областях узлов тока элементов антенны должно быть максимальное свободное пространство. Располагайте антенну соответствующим образом.
• Размещение горизонтально поляризованной антенны в центре высотного здания с большой железобетонной крышей может не дать ожидаемого преимущества в высоте над землёй, поскольку железобетонная крыша будет выступать в качестве вторичной земли.
• В описанном выше случае с высотным железобетонным зданием лучше всего использовать вертикально поляризованную антенну, чтобы максимально увеличить мощность излучения под малыми углами.
• Если у вас нет другого выбора, кроме как установить горизонтальную антенну, то её размещение у края крыши, безусловно, обеспечит высокую мощность излучения под малыми углами в направлении края крыши. Тем не менее производительность будет неоптимальной, как и во всех других направлениях, где крыша выступает за пределы стен.
• Старайтесь всегда устанавливать антенну в месте, где она будет находиться как можно дальше от препятствий во всех направлениях.
• Хотя деревянные чердачные антенны хорошо работают, не устанавливайте внутренние антенны в зданиях из железобетона, даже если вы живёте на верхнем этаже. Балки, колонны, пол и крыша будут действовать как полая металлическая клетка и мешать работе антенны.
• Не устанавливайте антенны на балконах в зданиях из железобетона. Они тоже будут работать неоптимально, со значительным искажением диаграммы направленности и более низкой эффективностью.
• Антенна, установленная на крыше, всегда будет лучше комнатной или балконной антенны, несмотря ни на что. Более того, если у вас есть качественная линия передачи с очень низким или отсутствующим синфазным током на фидере, то антенна может улавливать меньше паразитных радиочастотных сигналов от соседей.

Если только кто-то не установит высокую мачту, которая будет возвышаться над всеми окружающими зданиями, или не установит мачту на крыше высотного здания, среднестатистический горожанин неизбежно столкнётся с рядом проблем, связанных с установкой и размещением антенн. Хотя все эти проблемы, возможно, и не решаемы, правильное понимание того, о чём мы говорили, поможет сделать оптимальный выбор и избежать очевидных ошибок.

VU2NSB