JUNGLE JOB, или Новые технические принципы конструирования компактных бимов


ДИК БИРД (G4ZU)
На заре развития радиосвязи считали, что антенны должны быть большими, чтобы и сигнал был сильным. Это предположение было верным, т.к. в ту эпоху использовались очень низкие частоты.
Позднее открыли, что если 2 антенны расположить на расстоянии полуволны друг от друге и запитатъ 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 диплолей, размещенных на расстоянии полуволны друг от друга, вытягивались на расстояние S длин воли!
Антенны этого типа известны под названием Systemes Addittoanels и используются в КВ-радиовещании.
Джон Краус W8JK первый испытал систему из 2-х диполей, но запитанных в противофаэе. Большая часть экспертов того времени считала это пустой тра-той времени, т.к. излучение вибраторов компенсирует друг друга. Мощность передатчика фиксировалась в нескольких секторах, и Краус нашел 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 addroonnel 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 addltonnel, a приближающегося к девяти.

Развитие концепций W8JK привело к появлению целого ряда антенн "суперусиление". В этом ряду наиболее известна Yagl.

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). Мои эксперименты 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.

ant_jj1.gif

Почти во всех книгах для радиолюбителей имеются главы, посвященные 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 ус-лиение немногим более 5дБ для сторон, равных длине волны, увеличится до 15 дБ для сторон с длиной 10 длин волн. Усиление может быть еще более значительным, если 2 V-обратные антенны соединить, получив ромб.

Частота (Мгц)A - длина
вибратора, м
С - длина
бума, м
14,15010,063,50—4,00
21,2006,703,00
24,9005,732,50
27,2005,242,20
28,5005,002,00
50,0002,851,20

Использование таких систем радиолюбителями ограничено пространством, необходимым для их установки, к тому же они не могут вращаться.
Я задался вопросом, не приведет ли использование V-образного элемента в YAGI к улучшению ее 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 все решить.
Просмотрев литературу, я отметил, что первенство в постановке этого вопроса принадлежит не мне.
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 трем элементам. Верно это или ошибка?
Я продолжил поиски, на этот раз в "ARRAL Antenna Handbook", и, признаться, был удивлен, 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.
Я сделал двухэлементную антенну с V-образным рефлектором и обычным прямым вибратором (рис.2) и пользовался ею несколько лет в Северной Африке. Назвал я ее "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).

ant_jj2.gif ant_jj3.gif ant_jj4.gif

Ее модель была построена из бамбуковых тяж. 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. Возьмите длину, исходную для 28 МГц — 5 м и для 21 МГц - 6.80 м.
Теоретичеси рефлектор должен быть такой же длины. Он не будет, как в Yag), 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 оголенный.
Осталось присоединить ка-бель 50 Ом в центре вибратора, и вы готовы к работе с DX.
Регулировка длины рефлектора необходима, если хотите получить лучшее отношение.

Сравнение Yagi и "Jungle Job"

Посмотрите на рис.3, дающий излучение Yagi 2-злементной 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 подстоить 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 расчет показал, что теоретически на дайной частоте отношение вперед/назад может быть до 30...35 дБ. Так антенна занимает промежуточное место между 2-х и 3-х элементной Yagi. А в действительности она эквивалентна 3-х эл. Yagi, (сравните рис.4 и рис.5), что подтверждается практикой.


Радиолюбитель.