6.1.3. Параллельные синфазные антенны

    Пример параллельной (многоэтажной) синфазной антенны показан на рис. 6.1.6. Это 4-х элементная антенна из l/2 диполей, с расстоянием между ними 0,7l.

Рис. 6.1.6.

    Зависимость ДН и усиления многоэтажной антенны в свободном пространстве от числа элементов показана на рис. 6.1.7 (случай 4-х элементной антенны на рис. 6.1.7 соответствует антенне рис. 6.1.6). 
    Вид ДН определяется правилом, изложенным в предыдущем параграфе. Поскольку многоэтажная антенна вытянута по вертикали, то с ростом числа элементов уменьшается ширина ДН именно в вертикальной плоскости. В азимутальной же плоскости форма ДН остается неизменной дипольной "восьмеркой", т.к. размер антенны по горизонтали в точности равен l/2 диполю.
    Такая ДН очень практична на КВ. Усиление идет за счет снижения излучения под, высокими зенитными углами (в принципе ненужными при дальней связи на КВ), а по азимуту перекрывается довольно широкие сектора.

Рис. 6.1.7.

     Посмотрим на столбец Gh на рис. 6.2.2. И обнаружим, что Ga двухэлементной системы больше чем у l/2 диполя на целых 4,65 дБ (вместо 3 дБ, ожидаемых в п. 6.1.1). У 4-х элементной антенны выигрыш составляет 7,72 дБ, вместо ожидаемых 6 дБ.
Удивляться этой разнице не будем, ибо причина её уже известна - взаимная связь (наведенные токи) элементов. Но удивимся ее величине - ведь усиление по мощности возрастает в полтора раза сверх ожидаемого. Столь велики взаимно наведенные токи элементов? Да. Взгляните на столбцы r и jXa в таблице на рис. 6.1.7. Вполне резонансный l/2 диполь (первая строка Ra=72 Ом с низкой реактивностью), при добавлении второго элемента (вторая строка) снижает свое Ra почти в полтора раза (до 48 Ом) и приобретает изрядную jXa. Столь значительное изменение в Za могут дать только большие взаимно наведенные токи.
    Т.е. в параллельной синфазной антенне взаимная связь между элементами очень велика. Намного больше, чем в коллинеарной, при тех же расстояниях. Почему? Дело в ДН одиночного элемента. Используемый нами в качестве элемента l/2 диполь имеет "восьмерочную" ДН. Точнее, его объемная ДН в свободном пространстве - тор, с минимальным излучением вдоль оси диполя.
    В коллинеарной антенне диполи-элементы расположены так, что они находятся в минимумах ДН друг друга. Поэтому взаимное "освещение" элементами друг друга минимально. Посмотрите, графики рис. 6.1.3…6.1.5 имеют очень небольшой размах колебаний, быстро затухающий с ростом расстояния. 
Напротив, в параллельной синфазной антенне диполи-элементы "светят" друг в друга максимумами своих ДН. Поэтому взаимно наведенные токи (и, соответственно, их влияние) очень велики.
    Влияние расстояния между l/2 диполями двухэлементной параллельной синфазной антенны показано на рисунках 6.1.8, 6.1.9 и 6.1.10. Размах колебаний этих графиков намного больше, а убывают они намного медленнее, чем колебания графиков рис. 6.1.3…6.1.5 для коллинеарной антенны (для сравнения соответствующие пары рисунков выполнены в одинаковом масштабе). 
В параллельной синфазной антенне пренебрегать взаимным влиянием нельзя, даже при очень большом расстоянии между элементами. Импеданс элементов меняется весьма значительно. И не только импеданс. 

Рис. 6.1.8.

Рис. 6.1.9.

Рис. 6.1.10.

    Усиление также заметно зависит от взаимно наведенных токов. Так, при расстоянии 0,67l Ga достигает 6,98dBi, что больше чем у одного элемента (l/2 диполя) почти на 5 дБ.
    Если в параллельной синфазной антенне более 2-х элементов, то, так же, как и в коллинеарной, Za элементов отличаются друг от друга. По той же причине - крайние и центральные элементы находятся в разных условиях, в смысле взаимного "освещения" (т.е. взаимно наведенных токов).