Записки программиста

Диаграмма направленности J-антенны в свободном пространстве представляет собой классический «бублик», как и у простого диполя. Это означает, что достаточно большая часть энергии излучается под высоким углом к горизонту, то есть, тратится впустую. Сей недостаток исправлен в вариации J-антенны под названием Super-J.

Теория

Рассмотрим уже знакомую нам схему J-антенны (слева) и сравним ее со схемой Super-J (справа):

Фактически, Super-J представляет собой J-антенну, к которой приделали еще один λ/2 диполь. Изогнутая секция общей длиной λ/2 в середине антенны почти ничего не излучает, так как токи в ее половинках текут в противофазе. Секция нужна лишь для того, чтобы ток имел одинаковую фазу в верхнем и нижнем диполе.

Что же будет с диаграммой направленности (ДН)? За ответом обратимся к моделировщику cocoaNEC:

Черным пунктиром показана ДН J-антенны, а красным цветом — ДН Super-J. Благодаря магии электродинамики ДН Super-J представляет собой тот же «бублик», только приплюснутый. Согласно модели, усиление Super-J под углами 10-15 градусов к горизонту составляет 2.4-2.8 дБ по сравнению с J-антенной. Архив с файлами .nc можно скачать здесь.

Практика

Было решено переделать ранее изготовленную J-антенну на радиолюбительский диапазон 2 метра в антенну Super-J. Фазирующая секция была изготовлена из медной трубы диаметром 6 мм. Труба легко гнется, благодаря чему ей можно придать такую форму:

Для придания секции дополнительной жесткости в ее середину был помещен отрезок трубы ПВХ. Позже середина секции была от души залита эпоксидкой.

Чтобы добиться от антенных входного сопротивления 50 Ом, верхний диполь мне пришлось немного укоротить, примерно на 2 см. Но даже после этого перемещением муфт в согласующей секции мне никак не удавалось полностью избавиться от реактивности. Причина может быть как в размерах антенны, так и в том, что по высоте она не умещается целиком на балконе, в связи с чем согласующая секция находится рядом с металлическими перилами. В силу неясности причины дальше укорачивать антенну не хотелось — в другом окружении она может оказаться слишком короткой. На помощь пришла еще одна степенью свободы, возможность искривлять согласующую секцию:

Верхняя часть секции была прижата поближе к основной части антенны при помощи нейлоновой стяжки. После этого удалось добиться идеального согласования:

По индикатору напряженности поля действительно видим какое-то усиление. Устройство показывает 20 попугаев для Super-J против 15-и попугаев у J-антенны в таких же условиях. Наконец, заходим на локальный репитер и убеждаемся, что корреспонденты нас принимают. Мне даже удалось зайти на зеленоградский репитер, расположенный в 40 км от меня, хотя корреспонденты и отметили низкий уровень сигнала. Но я все же считаю это достижением, учитывая, что работа велась 5-ю ваттами через отраженку (мой балкон смотрит в противоположную сторону от репитера). В тех же условиях J-антенна данный репитер не открывала.

На 70 см антенна предсказуемым образом не работает. А если бы и работала, от диаграммы направленности в этом диапазоне ничего хорошего ждать не приходится.

Заключение

Super-J проста в изготовлении и имеет заметное усиление по сравнению с J-антенной или эквивалентным ей вертикальным диполем. Стоимость самодельной антенны невысока. Она идеально согласуется, даже если вы немного ошибетесь с размерами. Из очевидным минусов — общая длина антенны составляет чуть больше 2.5 метров. Кроме того, антенна работает ровно в одном диапазоне. Антенну определенно можно рекомендовать, если имеется место для ее установки и не требуется выход на 70 см. Либо если вы готовы изготовить отдельную антенну для этого диапазона.

Метки: Антенны, Беспроводная связь, Любительское радио.