Стандартный подход к конструированию многоэлементных антенн далеко не всегда дает ожидаемый результат. Радиолюбители привыкли к определению параметров антенны по традиционной диаграмме направленности в горизонтальной плоскости. Редко учитываются ха­рактеристики антенны и ее диаграмма в вертикальной плоскости (перпендикулярной плоскости антенны) хотя он влияет на характеристики не меньше, а иногда больше. Характер диаграммы в вертикальной плоскости сильнейшим образом изменяется от высоты подвеса, расстояния между антеннами в стеке и конструкции самой антенны и имеет, как правило, сложную многолепестковую конфигурацию.
Данные на антенны заводского изготовления часто неоправданно завышаются по ком­мерческим причинам и создают необъективную оценку антенн вообще. Переоцениваются возможности улучшения характеристик антенн при помещении их в стеке. Прибавка в усилении иногда очень невелика и не оправдывает затрат. К подобным выводам автор пришел после моделирования различных ан­тенных систем на 144 mHz, используя последнюю версию программы Yagi Optimizer, написанной Брайном Бизли K6STI. Программа чрезвычайно профессиональна и прошла многочисленные проверки путем постройки рассчитанных под ней антенн. Как правило, полученные на практике результаты полностью подтверждались. Практика радиолюбительского обмена на УКВ привела к использованию большого коли­чества репитеров, требующего применения антенны вертикальной поляризации. Многие радиолюбители не ограничиваются обменом через репитеры и стремятся проводить дальние связи. Строить несколько антенн нерационально. Анализ использования антенн с вертикальной поляризацией вызывает дополнительные проблемы, которые можно объединить в несколько пунктов:

- Отрицательное влияние металлической мачты при установке одной антенны с вертикальной поляризацией;

- установка двух антенн в стеке на расстоянии половины длины волны дает небольшую при­бавку усиления 2-2.5 db т.е. более оптимальна антенна с длинным бумом (Yagi Optimizer);

- широкий лепесток излучения в горизонтальной плоскости (перпендикулярной плоскости антенны), выражающийся в том, что наклон антенны к горизонту до 40 градусов мало ме­няет напряженность поля у корреспондента;

   Эти выводы, основанные на практических результатах и компьютерном моделировании привели автора к мысли, что во многом подобные недостатки возможно преодолеть, собрав антенну необычной конструкции, показанной на фото выше. Тем более, что ее можно изготовить путем модернизации обычной многоэлементной антенны. Основная идея работы антенны это сложение излучения трех четвертьволновых направленных антенн, имеющих поляризации 0, 120 и 240 градусов и расположенных на одном буме в одну, горизонтальную или вертикальную. Этот эффект достигается активным питанием трех антенн со сдвигом от основной поляризации (вертикальной или горизонтальной) на 120 и 240 градусов. Принцип работы подобен работе направленной антенны Yagi, в которой за счет различных фаз колебаний в каждом из вибраторов в точке пространства впереди антенны колебания излучаемые всеми вибраторами складываются, а пространстве сзади антенны – нейтрализуются, вычитаются. Это происходит в одной плоскости поляризации. В предложенной антенне излучения трех анттенн различных поляризаций складываются в одну.
Опыты произведенные мной на полигоне подтвердили мою идею. Измерение напряженности поля излучаемого антенной при помощи полуволнового вибратора на расстоянии 5 длин волн с измерителем на диодах Шотки показало, что поляризация излучения имеет однродный характер – вертикальный или горизонтальный.
    Поэтому достоинством предложенной антенны является возможность простейшего переключения поляризации с вертикальной на горизонтальную при помощи реле, расположенного на буме. Дополнительное преимущество антенны описанной констркции выражается в том, что она имеет идентичные диаграммы направленности в горизонтальной и вертикальной плоскостях при достаточно высоком расположении антенны над землей. Автор назвал полученную у данной антенны диаграмму направленности «дирижаблеобразной». Идентичность диаграммы направленности в горизонтальной и вертикальной плоскостях по­зволяет существенно увеличить реальный коэффициент усиления антенны. Мной была построена 11-и элементная антенна волновой канал горизонтальной поляризации. После этого все элементы антенны были согнуты вниз так, чтобы снизу между ними обра­зовался угол 120 градусов, и был добавлен ряд четвертьволновых вибраторов вертикально, как показано на фотографии в начале статьи. В результате получилась антенна с тремя рядами чет­вертьволновых элементов, сдвинутых относительно друг друга на 120 градусов. Активные вибраторы были запи­таны при помощи гамма согласования и соединены между собой через фазосдвигающие отрезки ко­аксиального кабеля электрической длиной в 120 градусов (конкретно описано ниже). Результат превзошел мои ожидания, я получил приращение напряженности поля по напряжению на инди­каторе напряженности (по отношению к первоначально построенной обычной Yagi) в 2,5 раза!. Кроме этого значительно увеличилась резонансная полоса антенны до 1.5 mHz по уровню 3 db .

Размеры антенны в mm:

Сверху показана рассчитанная диаграмма направленности антенны в горизонтальной плоскости.
Указанные в таблице размеры относятся к антенне с тремя рядами четвертьволновых вибраторов.
Антенна эксплуатировалась в течение лета 2001 года за городом в довольно низком месте и проводились регулярные связи с корреспондентом в г. Владимире RV3VW на расстоянии 101 км. (LO05EW to LO06JT). Связь была очень устойчивой в любое время суток и показала качественное преимущество перед всеми антеннами, использовавшимися до этого. Удавалось заходить во многие репитеры центральной части России. Самой дальней связью был корреспондент SV8DTD loc : KM39EA 2260 km SSB.
      Должен подчеркнуть экспериментальный характер конструкции и полевые условия снятия характеристик. Расчет и оптимизация длин элементов были проведены программой Yagi Optimizer V6.53. (Приверженцы программы MMANA с таким же успехом могут воспользоваться ей.)

    Добавление дополнительного ряда четвертьволновых элементов заметно сдвинуло резонанс антенны вниз. Поэтому для этой антенны следует укоротить длину элементов на 2-3 % по сравнению с полученными по расчету. Расстояния между элементами не изменяются.

Питание вибратора:

      - Отрезки согласующего кабеля для сдвига на 120 градусов изготовлены с учетом электрического укорочения в коаксиальном кабеле 0.666. Их длина составила 455 мм каждый (Для частоты 145 mHz, антенна рассчитывается на середину диапазона т.к. имеет широкую резонансную полосу и может использоваться для связей CW в начале и FM в конце диапазона.).
     - Конденсаторы для компенсации реактивности использованы 67 пф от р/станции РСБ.
     - Гамма согласование стандартное, полученная после оптимизации КСВ точка соединения со всеми тремя вибраторами находится на расстоянии 160 мм от бума.
     - На рисунке не показано соединение всех оплеток кабелей вместе. Это сделать необходимо.
     - Можно использовать алюминиевые трубы другого диаметра, но необходимо провести коррекцию длины элементов.
     - Элементы крепятся к буму скобками с винтами, как предложил F9FT.

Могу рекомендовать радиолюбителям, заинтересовавшимся данной конструкцией, провести дополнительные испытания для получения расширенных данных в сравнении с обычным волновым каналами.

12.08.2001 Роман Таршиш RU3UJ

mailto: ru3uj@mail.ru

WEB site: www.qsl.net/ru3u

   Отзыв повторивших антенну:

  "Отсутствие DXкластера в нашем городе возбудило "толпу" энтузиастов из шести человек попробовать вашу антенну. Причина в том, что ближайший маломощный УКВ кластер в Краснодаре (68км, верт. поляр.) и в силу неподходящего рельефа местности очень плохо принимается, например, на F9FT или 13-элементной Кушкрафт 13B2, установленные верт. поляриз. Макет антенны был собран за 3 часа.