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 5 длин волн! 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 тратой 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 с "суперусилением". 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...0,3λ, 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 λ). 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 услиение немногим более 5 дБ для сторон, равных длине волны, увеличится до 15 дБ для сторон с длиной 10λ. Усиление может быть еще более значительным, если две V-обратные антенны соединить, получив ромб. 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. 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 Таблице1. Возьмите длину, исходную для 28 МГц — 5 м и для 21 МГц - 6.80 м.

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

Теоретичеси рефлектор должен 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 оголенный. Осталось присоединить кабель 50 Ом в центре вибратора, и вы готовы к работе с DX.

Регулировка длины рефлектора необходима, если хотите получить лучшее отношение вперед/назад..

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.)

ant_jj2.gif ant_jj3.gif ant_jj4.gif

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 8/92

[ На главную ] [ Антенны ]