Вертикальные антенны "Ground Plane" не обладают широкополосностью и без подстройки могут работать только в узкой полосе частот.
Так называемые "толстые" вертикальные антенны, излучающая поверхность которых имеет разнообразные формы, свободны от этого недостатка и удовлетворительно работают в диапазоне частот с коэффициентом перекрытия до 3. Наибольшее распостранение получили конические (рис.1а) и экспоненциальные (рис.1б) антенны.
Рис.1
Волновое сопротивление конической антенны постоянно вдоль ее длины и зависит от угла альфа при вершине конуса. Широкополосные свойства антенны возрастают с увеличением угла альфа и достигают оптимума при 60...70 градусов; в этом случае волновое сопротивление антенны равно примерно 70...80 Ом.
Экспоненциальная антенна, волновое сопротивление которой возрастает вдоль ее длины приблизительно по экспоненциальному закону, обладает такими же широкополосными свойствами, как коническая. В то же время экспоненциальная антенна имеет большое преимущество - ее максимальный диаметр в 3 раза меньше, чем конической.
Для коротковолнового диапазона практически не представляется возможным осуществить антенну со сплошной излучающей поверхностью в виде фигур, изображенных на рис.1. Подобные антенны выполняют из трубок или проводов. Для экспоненциальных антенн, кроме того, плавную огибающую заменяют ломанной.
На радиостанции UW4HW используется экспоненциальная антенна на диапазон 14, 21 и 28 МГц, конструкция которой показана на рис.2. Излучающая система антенны образована шестью проводами, расположенными в вертикальных плоскостях под углом 60 градусов один к другому.
Рис.2
В основании и на вершине антенны провода электрически соединены вместе и с помощью изоляторов укреплены на несущей мачте. Последняя изготовлена из трех одинаковых по длине отрезков труб, соединенных изолирующими вставками. В качестве несущей мачты можно использовать также деревянный шест. Форма антенны обеспечивается распорками, укрепленными на уровне одной трети общей высоты антенны. Каждая распорка заканчивается изолятором, через который проходит провод антенны.
При необходимости можно отказаться от установки распорок и обеспечить форму антенны с помощью растяжек, крепящихся к проводам в точке перегиба с применением изоляторов. В этом случае, если мачта имеет достаточную жесткость, можно обойтись без дополнительных растяжек. Питание антенны осуществляется с помощью коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 75 Ом. Центральную жилу подсоединяют к нижней точке антенны, а экранирующую оплетку - к хорошему заземлению при установке антенны непосредственно на земле или к искусственной земле, если антенна устанавливается на крыше дома.
Искусственной землей может служить металлическая крыша или шесть горизонтальных проводов, радиально расходящихся от основания антенны. Провода искусственной земли располагаются в одних вертикальных плоскостях с соответствующими излучающими проводами антенны и имеют длину, равную длине излучающих проводов.
Антенна и искусственная земля выполнены из медного провода диаметром 1,5 мм. Практически измеренные значения КСВ в диапазоне частот 14,0; 21; 29,7 МГц находятся в пределах 1,2...1,9. Расчет размеров антенны для других диапазонов частот несложно произвести, задаваясь длиной проводов антенны в пределах:
и углом альфа у основания антенны в пределах 60...70 градусов. Опыт использования этой антенны показывает, что по характеристикам она превосходит антенну "Ground Plane" и благодаря простоте исполнения может успешно применяться в радиолюбительской практике.
Инж.Ю.Матийченко (UW4HW), мастер спорта. "Радио" №12/1968 год
