Если махнуть рукой на широкополосность, то из 4-х элементной антенны можно «выжать» почти 10 dBi усиления в свободном пространстве (файл …\4_15tt.gaa, здесь, и во всём параграфе 7.2.4 первая цифра в имени файла – число элементов, вторая – диапазон в метрах). Приметой узкополосой антенны является, спроектированной на максимальное усиление являются относительно близкие друг к друг размеры рефлектора и директоров и малое отличие размеров D2 от D1.
Но относительная полоса антенны с Ga около 10 dBi получается маленькой, чуть более 2%. Это не хватает даже чтобы перекрыть 21 МГц, не говоря уж о 14 МГц. Поэтому пассивные элементы расстраивают посильнее (R делают длиннее, а оба директора – короче). Такая расстройка увеличивает полосу, но оплачивается снижением усиления.
В таблице 7.2.1 приведены суммарные данные по моделям 4-х элементных антенн, имеющихся в папке …ANT\HF beams\Uda-Yagi\.
Табл. 7.2.1
| Имя файла |
Ga, dBi |
BW, % КСВ<2 |
BW , % КСВ<1,5 |
Диап. МГц |
R, м |
W, м |
D1, м |
D2, м |
W-R, м |
W-D1, м |
D1-D2, м |
Ради- ус,мм6 |
Согла- сование |
|
| 1 | 4_15tt.gaa | 9,97 | 1,41 | 0,72 | 21,2 | 7,27 | 6,72 | 6,72 | 6,46 | 1,64 | 2,97 | 3,55 | -1 | Hairpin1 |
| 2 | 4el_15m_V4.gaa | 9,94 | 2,24 | 1,07 | 21,2 | 7,15 | 6,72 | 6,57 | 6,33 | 1,75 | 2,83 | 3,52 | 8 | Гамма |
| 3 | 4el_15m_PV.gaa | 9,89 | 2,09 | 0,93 | 21,2 | 7,18 | 6,74 | 6,6 | 6,36 | 1,75 | 2,84 | 3,56 | 6 | ШПТ2 |
| 4 | 4el_10PV.gaa | 9,78 | 1,8 | 0,88 | 28,5 | 5,30 | 4,91 | 4,83 | 4,57 | 1,29 | 2,01 | 2,62 | 15 | Гамма |
| 5 | 4EL20CM.gaa | 8,9 | 2,8 | 1,37 | 14,15 | 10,8 | 10,52 | 9,78 | 9,71 | 2,93 | 1,89 | 3,07 | -1 | Парал. С3 |
| 6 | 4EL20.gaa | 8,79 | 3,56 | 2,48 | 14,15 | 10,74 | 10,32 | 9,72 | 9,66 | 2,93 | 1,86 | 3,05 | -1 | l/4 37 Ом4 |
| 7 | 4_20NQ.gaa | 8,72 | 4,80 | 2,54 | 14,17 | 10,45 | 9,76 | 9,53 | 8,87 | 2,76 | 2,7 | 3,48 | 19 | Hairpin |
| 8 | 4EL20HM.gaa | 8,66 | 2,38 | 1,15 | 14.15 | 10,81 | 9,91 | 9,79 | 9,72 | 2,77 | 2,06 | 3,07 | -1 | Hairpin |
| 9 | 4_10NQ.gaa | 8,53 | 5,08 | 2,81 | 28,4 | 5,23 | 4,87 | 4,75 | 4,23 | 1,56 | 1,44 | 1,73 | 9,5 | Hairpin |
| 10 | 4el_WB10m.gaa | 8,15 | 4,57 | 2,29 | 28,3 | 5,40 | 5,10 | 4,91 | 4,28 | 2,25 | 1,12 | 1,175 | -1 | Hairpin |
| 11 | 4e20OWA.gaa | 7,89 | 7,37 | 5,98 | 14,15 | 10,58 | 10,34 | 9,66 | 9 | 3,07 | 1,14 | 3,77 | 12,5 | Прямо5 |
| 12 | 4e30OWA.gaa | 7,5 | 4,77 | 4 | 10,1 | 14,9 | 14,54 | 13,86 | 13,1 | 4,3 | 2,0 | 5,3 | 1 | Прямо |
| 13 | 4_40.gaa | 7,41 | 4,25 | 2,92 | 7,15 | 22,34 | 21 | 20,24 | 19,36 | 6,09 | 7,33 | 10,28 | -1 | Гамма |
| 14 | 4el80WB.gaa | 6,34 | 8,41 | 6,30 | 3,65 | 42,2 | 41 | 37,4 | 35,5 | 15 | 1 | 15 | 2 | Прямо |
Примечания:
1 – согласование короткозамкнутым параллельным шлейфом.
2 – согласование широкополосным ферритовым трансформатором.
3 – согласование параллельным конденсатором.
4 – согласование l/4 трансформатором из двух параллельно включенных отрезков кабеля 75 Ом.
5 – прямое подключение кабеля 50 Ом.
6 – радиус –1 означает телескопический элемент (см. п 2.2.3.1.).
Для получения сравнимых характеристик при расчете таблицы 7.2.1 все антенны взяты в свободном пространстве (в файлах не всегда, так в некоторых присутствует земля) и указаны относительные полосы (т.к. антенны разных диапазонов и иначе их не сравнишь). Строки в таблице расставлены по убыванию усиления.
Хорошо видно, что усиление и полоса – антагонисты. Хотя при более-менее равном усилении полосы антенн в таблице и несколько отличаются (ощутимо влияет разная длина траверс и разный диаметр элементов), но закономерность прослеживается четко:
при усилении около 10 dBi (первые 4 антенны в табл. 7.2.1) даже при толстых элементах и длинной траверсе относительная полоса по уровню КСВ < 2 не превышает 2,5%.
Пожертвовав 1 дБ в усилении (строки 5…9 в табл. 7.2.1, Ga = 8,5 …8,9 dBi) можно увеличить полосу по КСВ < 2 более чем вдвое, до 5%. При этом можно получить более 2,5% полосы, по уровню КСВ < 1,5, т.е. обеспечить КСВ < 1,5 во всей полосе таких диапазонов как 14 и 21 МГц.
Потеряв еще 0,5..1 дБ (строки 10…14 в табл. 7.2.1, Ga = 7,5 …8 dBi) можно получить целых 7% по КСВ < 2 . При этом по КСВ < 1,5 полоса превышает 4%. Это означает, что на краях полосы довольно широких диапазонов 14 и 21 МГц КСВ антенны не превысит 1,2, т.е. будет обеспечено очень хорошее (даже лучше, чем у одиночного диполя!) согласование. Это важно в случае длинных кабелей и TRX/PA чувствительных даже к небольшому повышению КСВ. Но надо понимать, что платить за столь хорошее согласование надо снижением усиления на 1,5…2 дБ. По Ga такая 4-х элементная антенна работает как средней руки 3-х элементная (см. рис. 7.2.12 и 7.2.18).
Если нужна еще большая полоса, то дальнейшей расстройкой пассивных элементов и приближением первого директора к вибратору можно выжать более 8% даже при тонких, проволочных элементах. Последняя строка в таблице показывает антенну перекрывающую все 300 кГц диапазона 80 м. Но за это усиление пришлось снизить практически до уровня 2-х элементной антенны, Ga всего 6,34 dBi.
Полосы больше 8,5% для любительских КВ диапазонов не требуются (самый широкий диапазон 80 м – это около 8,2%, затем идёт 10 м – 6%, все остальные – менее 4%), поэтому на этом мы остановимся. В принципе, можно использовать широкополосные схемы согласования (п. 3.5.12) и на этом выгадать еще чуть-чуть полосы (см. файл …\4el_10PVm.gaa и сравните его с файлом 4el_10PV.gaa – 4-я строка в табл. 7.2.1), но применяется это очень редко.
Справедливости ради замечу, что при толстых элементах из 4-х элементной Уда-Яги можно добиться относительной полосы в десятки %, но это уже задача для УКВ (например, ТВ антенн). Но об этом – в главе про УКВ антенны, а пока же будем увеличивать число элементов в КВ Уда-Яги.