директора приводит к незначительному падению усиления (до 4 дБ), а отношение f/B увеличивается до 17 дБ. В этой антенне подбором расстояния S можно получить или максимальное значение усиления, или максимальное отношение FIB (рис. 5.89).

0,05

0,15

0,25 113

Рис 5 89 Зависимость отношения F/B от расстояния директор - вибратор для двух видов настройки директора

Диаграмма направленности двухэлементной антенны достаточно существенно зависит от расстояния 5 и длины пассивного элемента, что иллюстрируется графиками, приведенными на рис. 5.90. Эти диаграммы сняты радиолюбителем с позывными W3GAU как для горизонтальной, так и для вертикальной плоскостей. В частности, из приведенных диаграмм (рис. 5 90а) видно, что прн увеличении

1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 О Я2 НА Ц6 0,8 1,0 50 60° ТОвтШ 70° 60- SO

(О ее о,в 0,4 0,2 о

Ц6 0.8 1,0

Рис 5 90 Диаграммы направленности на высоте 1,25Л над поверчностью земли

4 - директор, настроеины!! на максимальное значение усиления антенны В - резопапсныи директор, С - рефлектор, пастроеппый па максимальное зна чеппе усиления антенны, D - рефлектор. настроепнь1й на максимальное зна чение OTHOujenHfl FiB,

а - диаграммы в плоскости конуса с углом места 12°, б -диаграммы в вертикальной плоскости, которая проходит через максимум пространственной диаграммы направленности

длины пассивного элемента направление максимального излучения антенны может измениться на противоположное (кривые А я D).

Широкополосность антени типа Уда-Яги может быть рассмотрена с самых различных позиций, например с точки зрения:

полосы частот, в которой усиление будет больше некоторого условного уровня;

полосы частот, в которой отношение F/B будет не ниже некоторого заданного уровня;

полосы частот, в которой коэффициент стоячей волны в питающем тракте будет не больше заданного значения.

Последний критерий достаточно часто используют при определении широкополосности антенны. График изменения входного сопротивления при изменении частоты для некоторой антенны приведен на рис. 5.91. Надо сказать, что широкополоснос1ь антенны, задаваемая уровнем коэффициента стоячей волны, зависит от добротности антенны q. Добротность антенны, у которой расстояние между элементами мало, велика, и поэтому ширина рабочей полосы, в которой уровень коэффициента стоячей волны сравнительно невысок, весьма мала. Так, например, для двухэлементной антенны, расстояние между элементами которой S = 0,075X, ширина рабочей полосы на уровне Kotu<S составляет только 3%. Отметим, что в данном случае во всем диапазоне отношение F/B не хуже, чем 10 дБ. При увеличении расстояния S до 0,25Л добротность антенны уменьшается, ширина полосы увеличивается, а отношение F/B уменьшается (см. рис. 5.89).

70 ео

50 40 30 20 10

л Направление излучения

+ 10 +20 +30 +40

Рис. 5 91. Зависимость входного сопротивления двухэлементной антенны от частоты (вибратор и директор имеют одпнако-вые длины):

/ - резонансная частота вибратора и директора

Рис 5 92 Трехэлементная антенна Уда-Яги: П - директор, W - вибратор, R - рефлектор

Двухэлементная антенна с пассивным элементом в виде рефлектора обладает несколько иными свойствами. Наибольшее отношение f/fi=16 дБ достигается при S = 0,2X. Одновременно в данном случае входное сопротивление возрастает до 72 Ом, а добротность антенны Q равна 4,7. Эти данные относятся к антенне, элементы которой характеризуются отношением d=300. Уменьшая это отношение, например, за счет увеличения диаметра диполей, можно еще несколько снизить добротность антенны и тем самым увеличить ее широкополосность.

Трехэлементная антенна. Трехэлементная антенна состоит из вибратора и двух пассивных элементов (рис. 5.92). Теория и прак-

тика показали, что наиболее выгодной оказывается аптсина, у которой один пассивный элемент является рефлектором, а другой - директором. Характеристики трехэлементной антенны еще более сложным образом зависят от геометрических размеров антенны, в частности от размеров диполей и расстояния между ними. Это обстоятельство в определенной мере объясняет многообразие вариантов трехэлементной антенны, встречаемых на практике. Некотооые антенны конструируются а максимальное отношение FjB, другие - на максимальное усиление, третьи - на максимальную широкополосность, четвертые - на входное сопротивление 50 или 75 Ом и т. д.

Теоретически трехэлементная антенна, содержащая рефлектор - вибратор - директор (условное обозначение R-W-D), должна иметь усиление около 7 дБ. Измерения показали, что наибольшее усиление антенны достигается, если разместить рефлектор на расстоянии 0,15...0,25Л от вибратора (оптимальное расстояние, по-видимому, равно 0,2Л), а настройку антенны производить изменением расстояния между директором и вибратором, а также изменением длины директора.

Зависимость изменения усиления антенны от длины директора приведена на рис. 5.93. Эта зависимость соответствует равенству расстояний директор - вибратор и рефлектор-вибратор (5 = 0,2Л).

0,05 0,1 0,15 Ц2 0,25 ЦЗ

Расе/лаяние директор§и$рШпорЛ

Рис. 5.93 Характеристики трехэлемеитиой аитеииы Уда-Яги: а - зависимость усиления антенны от длины директора для двух значений yd(D-ТУ=Ж-Н-0,2л); б - зависимость усиления аитениы от расстояния D-W (при постоянном расстоянии Н-ГГ = 0,2я,)

На рисунке приведены две кривые, соответствующие различным значениям отношения Ijd. Из графиков видно, что если директор изготовлен из более толстой трубки, то он менее критичен в настройке. Кроме того, из графиков следует, что директор, изготовленный из менее толстой трубки, имеет то же значение усиления при несколько большей длине элемента.

График, приведенный на рис. 5.936, свидетельствует о том, что изменение расстояния от директора до вибратора (при постоянном расстоянии рефлектор - вибратор 5 = 0,2Л) сравнительно слабо сказывается на усилении антенны.

Ранее было сказано, что изменение расстояния сильно влияет на входное сопротивление антенны. Поэтому, когда позволяет конструкция, нужно стремиться к большему расстоянию между рефлектором и дирекгором (до 0,45Я,). Если это требование выполнить затруднительно, длину антенны выбирают в пределах 0,25 ... О.ЗОЯ,.

Из анализа характеристик следует, что выгоднее использовать рефлектор несколько длиннее оптимального значения, а директор -