Антенна “Double-D”
L. B. Cebik, W4RNL
Peter Dodd, G3LDO, разработал двойную D-образную - с элементами, напоминающими латинскую букву D (Double-D) антенну – улучшенный вариант квадрата VK2ABQ. В 1980…1990, он явил миру ряд версий антенны, которые описаны в его книге The Antenna Experimenter's Guide (глава 8 первого издания). В действительности же, антенна представляет собой немного изменённую версию прямоугольника Moxon с “хвостиками”, которые направлены вверх, вниз или внутрь в сторону мачты для большего удобства при сборке.
В качестве отправной точки, на рисунке Figure 1 приведена структурная схема прямоугольника Moxon, а на рисунке Figure 2 приведена диаграмма направленности прямоугольника Moxon диапазона 20 метров, снятая для свободного пространства. Здесь нет конкретных размеров для Moxon’а, а приведены другие данные для проволочных Moxon’ов на диапазоны 10…40 метров. На эскизе в этой статье (ниже) заметьте, что части, отмеченные названиями с буквенными ярлычками, не являются частями собственно антенны Double D.
У антенны Double-D немного усложнённая геометрия из-за поднятия “хвостиков”. Основную структуру антенны демонстрирует рисунок Figure 3 с идентификацией поддерживающих шестов. Антенна представляет собой “горизонтальный” квадрат, 28 футов - от угла до угла на диапазоне 20 метров. Dodd предпочёл сделать оба D- образных элемента равными по общей длине, хотя, как он сообщил, в одной версии была небольшая разница в длине “хвостиков” активного вибратора и рефлектора.
Наилучших смоделированных характеристик я смог добиться в версии антенны Double-D на диапазон 20 метров, которая требует, чтобы “хвостики” рефлектора были значительно длиннее таковых у вибратора. Вот размеры наилучшей смоделированной версии антенны:
Отметьте, что эти размеры относятся к строго определённому углу подъёма “хвостиков”. Изменение угла наклона “хвостиков”, так же как уменьшение размеров в длину и ширину, сказывается отрицательно на параметрах антенны. И даже, в этом случае, наибольшее усиление антенны для свободного пространства составило примерно 4,1 дБ (по сравнению с изотропным (всенаправленным) излучателем - dBi), при соотношении излучений вперёд-назад свыше 15 дБ. Как показано на рисунке Figure 4, угол излучения антенны составляет примерно 90 градусов, а задний лепесток “мягко” подавлен.
Антенна Double-D разработана с учётом использования в тесных двориках, садах и огородах, со скромным набором для её подвески. Поддерживающие конструкции (шесты) изготовляются из непроводящего материала. Провода и верёвки (бечёвки, лесы), идущие от концов поддерживающих шестов к мачте выполняют двоякую функцию: служат в качестве “хвостиков” и поддерживают концы шестов. Рекомендуется применение верёвки по периметру антенны, чтобы жёстко окончательно зафиксировать поддерживающие конструкции (шесты).
Над поверхностью среднего рельефа, на высоте в 1/2 длины волны (что составляет 35 футов на 20-метровом диапазоне), антенна обеспечивает широкий передний и задний (частью подавленный) лепестки диаграммы направленности. Соотношение излучений вперёд-назад возрастает до, примерно, 22 дБ, тогда как усиление находится в районе 9,5 дБ (по отношению к изотропному излучателю (dBi)). На рисунке. Figure 5 наложены друг на друга диаграммы направленности прямоугольника Moxon и антенны Double-D для сравнительного анализа.
Хотя обе диаграммы, вроде бы, похожи, есть одна существенная разница.: угол максимального излучения к горизонту у Moxon’а составляет 26 градусов, тогда как у антенны Double-D – на 4° выше. Антенне Double-D, явно, не достаёт характеристик прямоугольника Moxon. Тем не менее, подкупает несколько большая (по отношению к Moxon’у) простота конструкции, особенно в случае обеспечения вращения антенны вручную или с помощью поворотного устройства с двигателем. Для некоторых условий работы в эфире более важным является соотношение излучений вперёд-назад, чем просто усиление (вперёд). Удобным является тот факт, что импеданс в точке питания находится в пределах 50…55 Ом, что хорошо согласуется с коаксиальными фидерными линиями.
В заключение, сообщаю, что заявленные Dodd'ом 3…4 дБ усиления по отношению к диполю, на практике, не подтвердились. В лучшем случае, оптимизированные модели давали усиление в 2 дБ, по отношению к сориентированному таким же образом диполю. В конечном итоге, появилась антенна, с усилением, чуть меньшим, чем тщательно настроенный X-beam, но с превосходной тыльной частью диаграммы направленности. У Double-D, также, меньше усиление, чем у 2-элементной Yagi, укороченной до 2/3 полной длины использованием линейных или сосредоточенных индуктивных нагрузок, включенных в точке питания, хотя укороченные Yagi и имеют достаточно хорошее соотношение излучений вперёд – назад. Эти сравнения ничего не добавляют к антенне Double-D и ничего не убавляют от неё, а только служат определением для её причисления к определённому классу антенн.
Размеры были изменены (уточнены) Dodd’ом для второго издания его прекрасной книги The Antenna Experimenter's Guide - Руководство по антеннам для экспериментаторов (выпущенной RSGB - Великобритания), при этом, характеристики антенны улучшились. Однако, по сравнению со стандартным прямоугольником Moxon, который занимает совсем немного больше места на любом данном диапазоне, полоса с хорошими характеристиками узка и занимает совсем небольшую часть диапазона. Новая версия обладает максимальным усилением, чуть большим, чем 3 дБ, по отношению к диполю. Поскольку книга Peter'а является хорошим пособием для экспериментаторов в области антенной техники, я оставляю дальнейшие детали по улучшению антенны для них в качестве упражнения.
Свободный перевод с английского: Виктор Беседин (UA9LAQ) ua9laq@mail.ru
г. Тюмень апрель,
2004 г