Простейшим излучателем для KB диапазона радиоволн является горизонтальный диполь (рис. 3.16). У симметричного горизонтального диполя длины l1 и l2 равны. Если он удален от проводящих поверхностей на расстояние, превышающее несколько длин волны, его входное сопротивление определяется только длиной диполя. По мере увеличения общей его длины увеличивается активная составляющая этого сопротивления, обусловленная потерей энергии в диполе за счет ее излучения. При общей длине диполя, равной половине длины волны, его входное сопротивление становится чисто активным и равным 75 Ом. Полуволновый диполь хорошо согласуется с коаксиальным кабелем с волновым сопротивлением 75 Ом. Омическое сопротивление его проводников значительно меньше сопротивления излучения, что определяет высокий КПД такой антенны. Поэтому полуволновый диполь является наиболее распространенным элементом любительских KB антенн.
Одиночный горизонтальный полуволновый диполь имеет в горизонтальной плоскости диаграмму направленности, подобную цифре 8 — в направлении оси диполя излучение отсутствует, в перпендикулярном направлении оно максимально. Диаграмма направленности диполя в вертикальной плоскости зависит от высоты его подвеса над землей. При высоте антенны над проводящей поверхностью меньше четверти длины волны наводящиеся в этой поверхности токи оказывают заметное экранирующее действие и снижают сопротивление излучения антенны, что приводит к заметному снижению КПД. Практически использовать антенны типа горизонтальный диполь при высоте его подвеса над землей меньше одной десятой длины волны (0,1 X) нецелесообразно. При увеличении высоты подвеса диполя его диаграмма направленности «прижимается» к земле. При высоте Х/8 максимум излучения направлен по вертикали, излучение под углами меньше 10° к горизонту практически отсутствует.
При увеличении высоты подвеса горизонтального диполя до 3 А/8 излучение в направлении вертикали заметно снижается, максимум излучения направлен под углами около 45° к горизонту, имеется заметное излучение под углом 10°. При высоте подвеса 0,5 X излучение по вертикали отсутствует, минимумы излучения направлены под углом 30° к горизонту.
При дальнейшем увеличении высоты подвеса горизонтального диполя диаграмма направленности становится многолепестковой, но максимум излучения еще более прижат к горизонту. Так, при высоте подвеса ЗХ/2 этот максимум направлен под углами около 10° к горизонту.
Таким образом, можно сделать вывод, что чем выше подвес горизонтального диполя над землей, тем лучше проведение дальних связей.
Хотя коаксиальный кабель несимметричен, его можно использовать для питания горизонтального диполя: центральный проводник подключают к одной половине диполя, а оплетку _ к другой. Для исключения излучения коаксиальным кабелем он должен быть расположен строго перпендикулярно к симметричному диполю на длине до 0,5 X.
Иногда радиолюбители используют при подключении коаксиальных кабелей к симметричным диполям устройства, изолирующие оплетку кабеля от диполя по переменному току, создавая большую сосредоточенную индуктивность параллельных проводников кабеля. Для этого кабель пропускают (можно несколько раз) через ферритовое кольцо или свивают его в бухту вблизи точки подключения к диполю. Заметного улучшения работы ненаправленной антенны такие устройства не дают, а увеличение общей длины фидера на несколько десятков метров, уложенных в бухту, может заметно снизить общий КПД антенно-фидерного устройства.
Из-за искажений электромагнитного поля у концов диполя его «электрическая» длина несколько больше физической, поэтому длина полуволнового диполя выбирается несколько меньшей величины 0,5 к в свободном пространстве. Рекомендуемые длины диполей, выполненных из медного (или биметаллического) провода диаметром 3 мм:
Высокой эффективностью при проведении дальних связей обладает вертикальная антенна с противовесами «GROUND PLANE» (рис. 3.17). Эта антенна выполняется из двух дюралевых труб, соединенных друг с другом прочным изолятором. Длина верхней трубы около 0,25 X, длина нижней трубы обеспечивает установку противовесов (их длина l2 несколько больше 0,25 X) под углом около 45° к горизонту. Число противовесов может быть любым, начиная с трех.
Входное сопротивление антенны «GROUND PLANE» около 50 Ом и питание ее осуществляется коаксиальным кабелем (оплетка соединяется с противовесами). Рекомендуемые размеры антенны «GROUND PLANE» приведены в табл. 3.2.
Антенна «GROUND PLANE», в отличие от горизонтального диполя, хорошо работает при установке на небольшой высоте над землей. Без дополнительного подъема основания антенны, выполненной в соответствии с рис. 3.18, обеспечивается эффективное излучение при углах к горизонту 10°, максимум диаграммы направленности близок у углам 25° к горизонту.
При дополнительном подъеме точки подключения фидера на высоту 0,7 X максимум излучения будет под углами к горизонту около 12°
Диаграмма направленности антенны «GROUND PLANE» в горизонтальной плоскости близка к круговой При малом числе противовесов имеется небольшое ослабление излучения в направлениях, совпадающих с противовесом.
При наличии высокой металлической мачты можно применить однодиапазонную антенну, выполненную в соответствии с рис 3.18 Питание такой антенны осуществляется коаксиальным кабелем, оплетка которого соединена с мачтой Входное сопротивление антенны в точке подключения кабеля около 50 Ом Длина излучателя l близка к половине длины диполя, приведенного выше Высота нижнего изолятора оттяжки, служащей антенной, над землей должна быть не менее 0,1Х
Диаграмма направленности антенны рис 3 18 в горизонтальной плоскости достаточно равномерна, но в направлении излучающей оттяжки имеется усиление около 3 дБ (из-за ослабления излучения в направлении, экранируемом мачтой)