Так «работает» ли антенна T2FD?

Слово «работает» в заголовке этой статьи взято в кавычки не случайно. Оно очень часто встречается на радиолюбительских форумах по антенной тематике при оценке достоинств или недостатков той или иной антенны. А между тем, это слово нисколько не описывает реальные характеристики антенны — лишь отражает эмоции владельца конструкции. Равно как и информация типа «поставил эту антенну — сразу стали отвечать…». В радиолюбительских условиях измерение внешних характеристик антенн (диаграмм направленности, углов максимального излучения и тому подобное), особенно ненаправленных, практически никогда не проводится. По этой причине сравнительные характеристики двух антенн («работает лучше или хуже») всегда определяются каким-то набором внешних обстоятельств. Эти оценки, может быть, в какой-то мере и объективны, но только в рамках этих обстоятельств…

На радиолюбительских форумах время от времени возникают споры вокруг антенны, которая получила название T2FD от полного английского названия — Tilted Terminated Folded Dipole (наклонный петлевой вибратор с резистивной нагрузкой). В радиолюбительской литературе она впервые была описана W1BRK в 1949 году в американском журнале QST, и с тех пор практически без изменений кочует из одного радиолюбительского справочника в другой. Причина этому понятна — в конструктивном отношении эта антенна несложная и может быть использована без каких-либо переключений в относительно большой полосе рабочих частот.

Ясно, что содержащая резистивный элемент в излучателе (он-то как раз и обеспечивает её широкополосность) антенна будет работать на каждом из любительских диапазонов, которые попадают в её рабочую полосу частот, несколько хуже соответствующих классических однодиапазонных полуволновых вибраторов. Но объективные сравнительные характеристики T2FD и диполя в радиолюбительской литературе отсутствуют. Поэтому и затруднено принятие осознанного решения — использовать или нет такую антенну в конкретных условиях? Оправдываются ли некоторые потери в КПД простотой реализации многодиапазонной работы?

Компьютерное моделирование и сравнение полученных результатов позволяют получить объективные данные, которые можно использовать при оценке реальных характеристик антенн. Информацию по этому вопросу, касающуюся антенн T2FD и TFD (T2FD в горизонтальном исполнении), даёт появившаяся недавно статья технического редактора журнала QST Джоэла Халласа (W1ZR) (Joel R. Hallas. A Close Look at the Terminated Folded Dipole Antenna. — QST, 2010, September, p. 51, 52). Приведенные в ней данные позволяют принять осознанное решение тем, кого заинтересует эта антенна.

Исходный вариант антенны T2FD приведён на рис. 1. В зависимости от предпочтительной полосы рабочих частот W1BRK предложил два варианта её исполнения, различающиеся размерами петлевого вибратора и высотой установки правого (см. рис. 1) его конца. Для полосы частот 3,5…17 МГц он рекомендует L = 28,5 м, W= 0,86 м и Н = 17,1 м, а для полосы частот 7…35 МГц — L = 14,3 м, W = 0,46 м и Н = 9,8 м. Даже для низкочастотного варианта этой антенны её размеры представляются приемлемыми для ограниченных условий, с которыми сталкиваются на практике многие радиолюбители. Запитывают антенну двухпроводной линией с волновым сопротивлением 600 Ом, а в более поздних вариантах, появившихся в радиолюбительской литературе, — коаксиальной линией через широкополосный трансформатор. Мощность, которую должен рассеивать безындукционный резистор R1, — примерно треть от выходной мощности передатчика (при работе CW и SSB).

На рис. 2 приведена зависимость КСВ в полосе частот 3.. .30 МГц для низкочастотного варианта антенны. В большинстве любительских диапазонов КСВ не превышает комфортного значения 2, что соответствует максимум 11 % потерь из-за неполного согласования (как и у любой другой антенны с таким КСВ).

На рис. 3 приведены для диапазона 7 МГц диаграммы направленности в горизонтальной плоскости антенны TFD (на базе низкочастотного варианта антенны T2FD) и запитываемого в центре полуволнового диполя (CFD, синяя). Высота установки обеих антенн над средней «землёй» одинаковая. Максимумы излучения для них в этом случае соответствует углу 34° в вертикальной плоскости. Видно, что разница в диаграммах между двумя антеннами в направлении главного лепестка чуть меньше 4 дБ. Не так уж много и, естественно, не в пользу TFD.

На рис. 4 для этих же антенн приведены диаграммы направленности при работе на диапазоне 14 МГц. Поскольку частота повысилась вдвое, диаграммы у обеих антенн стали многолепестковыми, и в них появились довольно глубокие минимумы. Это явление известно (хотя о нём часто забывают) и присуще всем многодиапазонным антеннам, работающим на гармониках (Windom, LW и аналогичным). Для этого диапазона разница в диаграммах в направлении главного лепестка чуть больше — почти 6 дБ. Максимум излучения для обеих антенн в этом случае соответствует углу 17° в вертикальной плоскости.

В таблице приведены значения интенсивности поля антенн в дБи (т. е. по отношению к изотропному излучателю) для четырёх вариантов установки антенн — две наклонные или две горизонтальные. Данные относятся к максимуму главного лепестка диаграммы направленности и к низкочастотному варианту антенны. Из неё видно, что разница между двумя антеннами лежит в пределах 3…6 дБ на диапазоне 7 МГц и выше, и только на низкочастотном крае рабочей полосы — на диапазоне 3,5 МГц — она достигает примерно 9 дБ. Конечно, потери мощности 6 дБ — это уже заметная величина. Но следует помнить, что подобный КПД могут иметь и GP при плохой «земле» и «антенна Фукса» с питанием через кабельный шлейф, но и некоторые другие антенны… Иными словами, радиолюбитель сам должен решать на основании объективных данных, являются ли подобные потери допустимыми в его конкретных условиях и оправдывают ли они простоту конструкции выбранной многодиапазонной антенны.

Литература: Радио 11.2011. Борис СТЕПАНОВ (RU3AX), г. Москва.

Наша группа в ВК: https://vk.com/radioreceiver