L. B. Cebik, W4RNL

В ARRL Antenna Compendium, том 2 (стр. 58-60), Dick Bird, G4ZU, привёл интересный вариант 3-элементной Yagi. Он заявил для этой антенны приличное усиление и соотношение излучений вперёд-назад, хотя на основании чего, остаётся тайной. Я моделировал эту антенну много раз в прошлом, в среде программ от MININEC до NEC-4 и, в порядке ответов на вопросы, думаю, эта заметка не помешает.

В антенне использована интересная структура: лёгкие фиберглассовые, или подобные им, трубки поддерживают проволочную систему элементов. Как показано на рисунке 1, директор и рефлектор загнуты по краям в сторону концов активного вибратора, проявляя феномен прямоугольника Moxon’а: паразитные наведённые токи плюс концевая связь элементов. Размеры указаны для диапазона 10 метров. Расхождения между моей моделью для свободного пространства и данными G4ZU заключаются лишь в небольшом уменьшении длины активного вибратора.

Рис. 1

Антенну довольно легко построить. Действительно, она так и просится к применению во время проведения “Полевых Дней” и других подобных соревнований, легко ставится, собирается и свёртывается.

Пунктирные линии заменяют верёвки, натянутые по периметру, для скрепления стороны к стороне и передней части антенны с задней, их поддержки. Провода просто можно затем примотать к верёвкам изолентой или скотчем. Отметьте себе размеры этой антенны: 16 футов между сторонами и 12 футов в длину (по траверсе).

Как же работает антенна? Чтобы выяснить это, я смоделировал эту “птицу-яги” (так дословно переводится её название “Bird Yagi” и говорит за это её форма, но второе название, пожалуй, более вероятное – Yagi Bird’а, по фамилии создателя антенны) и ещё три других антенны для сравнения: простую 2-элементную Yagi, широкополосную Yagi и узкополосную Yagi. “Птичка”, 2-элементная и трёхэлементная широкополосная Yagi, в моделях, - все имели импеданс близкий к 50 Ом и могли быть запитаны, по крайней мере, на протяжении первого мегагерца диапазона 10 метров, напрямую коаксиальным кабелем (рекомендован лишь “балун” дроссельного типа для симметрирования). Узкополосная 3-элементная Yagi имела импеданс в точке резонанса, близкий к 20 Ом и требовала бета - согласования или подобного. Во всех антеннах использовались алюминиевые трубы, кроме, “птички”, в которой применялся провод #12.

Все антенны моделировались в свободном пространстве. Характеристики антенн изменялись, практически, при каждом изменении высоты подвеса антенн, начиная с 30 футов на 10-метровом диапазоне это - 5/8 длины волны и выше. Что говорить о более малых высотах, где перенастройка, при смене высоты, нужна для всех моделей антенн. На рисунке 2 приведены, с наложением, диаграммы направленности антенн в горизонтальной плоскости, выполненные для свободного пространства.

Рис.2

Сначала найдите в куче линий на рисунке 2 ДН “птички”. Отметьте, что она сильно отличается от других диаграмм направленности стандартных для Yagi и Moxon. У Yagi - отличное подавление вбок, тогда как Bird давит сигнал вбок только на 11 дБ. (Это может быть как достоинством, так и недостатком для работы в “Полевых Днях”, в зависимости от возможности крутить антенну и т.п.). ДН Moxon’а, не показанная на рисунке, представляет собой кардиоиду, выдвинутую вперёд, а излучение взад, практически отсутствует. Соотношение излучений вперёд-назад изменяется по диапазону в пределах 11…14 дБ и более. (И опять, при работе, например, в местных сетях, это может обернуться как достоинством, так и недостатком антенны, поскольку позволит “не проморгать” зовущую станцию, несмотря на небольшой (подавленный) уровень её сигнала, однако, в другом случае, желательно большее соотношение излучений вперёд-назад).

Усиление антенны Bird Yagi невысокое и составляет примерно как у 3-элементных Yagi: примерно 6,5 dBi в свободном пространстве. Это менее, чем 0.5 дБ больше, чем у 2-элементной Yagi, хотя и в большем диапазоне, напрямую питаемая 2-элементная антенна имеет достаточно низкое соотношение излучений вперёд-назад.

Широкополосная 3-элементная Yagi, у которой, в пользу увеличения усиления, заменено прямое питание коаксиальным кабелем и обеспечена большая относительно КСВ полоса, всё же даёт полдецибелла превосходства над антенной Bird. Дополнительно, у широкополосной Yagi соотношение излучений вперёд-назад на протяжении первого мегагерца диапазона 10 метров достигает 19 дБ. (Детали, относительно этой антенны появятся в последующих инсталляциях An-Ten-Ten-nas) - видимо, раздел на сайте – UA9LAQ.

Узкополосная 3-элементная Yagi оптимизирована по усилению и соотношению излучений вперёд-назад, хотя упомянутая модель не сохраняет такие параметры по всему диапазону (всего 0,5 МГц на 10-метровом диапазоне). Но она является хорошим отображением того, чего можно достичь при 3-элементном “биме”: усиление в свободном пространстве составляет более 8,1 дБ, соотношение излучений вперёд-назад 30 дБ (по крайней мере, не хуже 23 дБ). Эти значения более, чем на 1,5 дБ больше, чем у антенны Bird, что касается усиления, и, примерно, в два раза превышают соотношение излучений вперёд-назад, плюс ещё отличное подавление вбок.

Эти сравнительные характеристики отнюдь не означают, что антенна Bird Yagi - плохая, у неё есть свои достоинства: она легка, имеет простую конструкцию и является дешевой конструкцией направленной антенны, предназначенной для домашнего применения и как случайная антенна. В этой категории антенна Bird – стоящий игрок.

Окончательное решение: заниматься или не заниматься с этой антенной, нужно принимать после определения подходит антенна такой категории Вам или нет. Затем её следует структурно рассмотреть в сравнении с другими антеннами этого же класса. Решение порой также зависит от наличия материалов, необходимых для создания той или иной антенны, опыта и от части дБ выигрыша, по отношению к другим антеннам.

Хотя антенну Bird на диапазон 10 метров, казалось бы легко растянуть, концы антенны необходимо поддержать оттяжками, идущими от центрального шеста, возвышающегося над мачтой (антенной). Для диапазонов ниже 10 метров, в некоторых случаях, купол из верёвок может представить проблему при установке.

Учтите также, что длина антенны составляет 12 футов. В действительности, это не больше, чем бум широкополосной 3-элементной Yagi 10-метрового диапазона с её более привлекательными параметрами (то же и для узкополосной 3-элементной Yagi). Решите, какая конструкция Вам больше подходит: проводная с верёвками или из труб. Для ещё большей компактности, - 2-элементная Yagi, чьи параметры уступают антенне Bird лишь на чуть-чуть, требует длину траверсы только 6 футов на диапазоне 10 метров и она может быть выполнена из различных материалов от алюминия до пластика. Я описал эту антенну в деталях и выставил ещё ранее в An-Ten-Ten-nas.

Антенна Bird занимает собственную нишу среди радиолюбительских антенных систем. Но, подходит ли она Вам, зависит от множества причин, многие из которых не имеют ничего общего с моделированием антенн. Надеюсь, что заметка откроет перед Вами дальнейшие горизонты творчества, в результате которого появятся свои собственные антенны, практические решения антенных проблем.

Свободный перевод с английского: Виктор Беседин (UA9LAQ) ua9laq@mail.ru
г. Тюмень декабрь, 2004 г