Так називають антени типу Groundplane з вбудованим короткозамкненим четвертьволновым шлейфом з коаксіального кабелю (рис.1). Основна перевага антен подібного типу - розширена смуга частот.
Рис.1. Схема коаксіальної вертикальної антени (Rv - сума опорів втрат)
Вона утворена прямовисно розташованим коаксіальним кабелем з довільним хвильовим опором. Нижній кінець центральної жили кабелю з'єднаний з мережею заземлення, а її верхній кінець припаяний до екрану кабелю. Довжина l кабелю дорівнює l/4хVk, де Vk - величина коефіцієнта укорочення специфікації (зазвичай 0,66). Таким чином, мова йде про коаксіальної замкнутої четвертьволновой лінії, яка виступає в якості паралельного резонансного контуру. Радіохвилі випромінюються лише екраном кабелю, але внаслідок малого відношення l/d його коефіцієнт укорочення близький до 0,95, і тому він занадто короткий для четвертьволнового резонансу. Щоб сформувалася четвертьволновая Ground-plane, потрібно l1 наростити відрізком l2 до резонансної довжини l/4.
Приклад
Використовується коаксіальний кабель з Vk=0,66. Геометрична чверть довжини хвилі l1=0,25lх0,66=0,165 l. Якщо для екрану кабелю прийняти з урахуванням його відношення l/d коефіцієнт укорочення V=0,95, то нормальна довжина складе l1+l2=0,25lх0,95=0,2376 l, а довжина відрізка l2=0,2376 l-0,165 l=0,0725 l. При резонансі вбудований четвертьволновый шлейф не працює із-за дуже високого вхідного опору (паралельний резонансний контур). Якщо підвищити частоту передавача, то відрізок l1+l2 виявиться занадто довгим - інакше кажучи, на ньому з'явиться реактивна індуктивна складова. Одночасно стане надмірно довгої і короткозамкнутая четвертьволновая коаксіальна лінія (шлейф). Лінія, що перевершує чверть довжини хвилі, надає ємнісне дію, і в результаті індуктивна складова відрізка випромінювача і ємнісна реактивність четвертьволнового шлейфу взаємно компенсуються, а опір випромінювання Rs зростає.
З пониженням частоти передавача відбувається зворотне: відрізок випромінювача стає ємнісним, а шлейф - індуктивним, що також призводить до взаємної компенсації реактивних складових. Завдяки такій здатності четвертьволновой лінії частотна смуга антени, що розширюється. Зверху її обмежують небажані зміни діаграми спрямованості, а знизу - різке падіння опору випромінювання. Завдяки подібній широкосмуговості довжину елементів антени не обов'язково точно витримувати. Як і для інших вертикальних антен, добротна мережа заземлення - передумова високого ККД.
DL2FA докладно описав коаксіальні антени [1]. Ескіз найпростішою з них представлено на рис.2а.
Рис. 2. Типи вертикальних коаксіальних антен:
а - укорочена Groundplane; б - повнорозмірна Groundplane;
в - дуже вкорочена Groundplane з подовжуючої котушкою L і кінцевий ємністю CD
Якщо коефіцієнт укорочення коаксіального кабелю Vk=0,66, то його геометрична довжина складе 0,25lх0,66=0,165 l; вона є довжиною випромінювача, оскільки ніякі способи подовження цього елемента не застосовувалися. Отже, тут є укорочена Groundplane довжиною ~60° (1 l=360°). Опір випромінювання Rs цього варіанту антени дорівнює приблизно 13 Ом. Для досягнення високого ККД антени опір втрат має бути тим нижче, чим менше опір випромінювання. Кілька більш сприятливі умови створює застосування коаксіального кабелю з полувоздушным діелектриком і Vk=0,82. Тоді довжина кабелю l1=0,25lх0,82=0,205 l (близько 74°), величина опору випромінювання (20 Ом). Завдяки вже описаного дії коаксіального четвертьволнового шлейфу вхідний опір залишається активним у широкій області частот, а його величина змінюється разом з опором випромінювання. За допомогою омега-узгоджувального ланки (СА-СК) здійснюється узгодження з хвильовим опором будь-якого кабелю.
Рис.2б в принципі відповідає рис.1, відрізняючись лише відображенням параметрів антени і омега-образним погодженням. На рис.2в показана сильно вкорочена Groundplane з подовжуючої котушкою і кінцевий ємністю.
Коаксіальні антени експлуатуються в многодиапазонном режимі. В цьому випадку слід пам'ятати про зміни вертикальної діаграми спрямованості з переходом від одного діапазону до іншого і опору випромінювання, а також про необхідність підстроювання омега-образного ланки при перемиканні діапазонів. Цього не потрібно при роботі в єдиному діапазоні.
Значна ширина частотного діапазону відкриває багато можливостей підстроювання під місцеві умови. Коаксіальний кабель потребує штучної або природної опорі. Ідеальним рішенням було б фиберглассовая труба з коаксіальним кабелем всередині. Іноді можна протягнути кабель між двома високо розташованими опорними точками (наприклад, на деревах).
Література
1. Wurtz H. DX-Antennen mit spiegelnden Flachen - Koakxiale Antennen. cq-DL 7/1981, S. 330-332
Публікація: М. Большаков, rf.atnn.ru