Диаграмма направленности антенны в вертикальной плоскости - это зависимость плотности потока излучаемой мощности от угла к горизонту. Для обеспечения связи с дальними корреспондентами антенна должна хорошо излучать под малыми углами к горизонту и не излучать в направлениях, близких к вертикали. Хорошо сконструированная КВ антенна может сосредоточить все излучения в пределах углов до 10 ... 20° к горизонту.

Диаграмма направленности антенны у горизонтальной плоскости - это зависимость плотности потока излучаемой мощности от азимутального направления. Ненаправленная антенна излучает одинаково во все направления. Такая антенна удобна для работы в условиях, когда желательна радиосвязь с любым корреспондентом (иногда это важно в соревнованиях). Для связи же с корреспондентом, находящимся на определенном азимуте, необходимо сосредоточить излучение именно в этом направлении. Радиолюбителям удается сконструировать КВ антенны, у которых излучение сосредоточено в пределах угла по азимуту шириной в несколько десятков градусов. Направленные свойства антенн характеризуются ее коэффициентом направленного действия.

Диаграмму направленности характеризуют и отношением потока излучаемой мощности в нужном направлении к потоку мощности в противоположном направлении (отношение вперед-назад) и в перпендикулярном направлении (отношение вперед-вбок). У любительских коротковолновых направленных антенн отношение вперед-назад достигает 20 ... 30 дБ, а отношение вперед-вбок может дости1ать 60 дБ.

Общий выигрыш по мощности благодаря направленным свойствам антенны - коэффициент усиления - равен произведению коэффициента направленного действия на КПД. Радиолюбителям удается создавать КВ антенны с коэффициентом усиления до 20 дБ.

По направлению вектора электрической составляющей излучаемого электромагнитного поля антенны делятся на антенны с горизонтальной и вертикальной поляризациями. Коротковолновые антенны с излучающими элементами (обычно проводами или металлическими трубками), расположенными параллельно горизонту, являются антеннами с горизонтальной поляризаией, а антенны, излучающие элементы которых перпендикулярны горизонту, - антеннами с вертикальной поляризацией. При радиосвязи на КВ с использованием отражения радиоволн от ионосферы поляризация антенн не имеет существенного значения.

Входное сопротивление антенно-фидерного устройства- это отношение напряжения иа выходе передатчика к поступающему в фидер току. Обычно любительские КВ передатчики рассчитаны для работы на нагрузку с чисто активным сопротивлением, равным 50 ... ... 100 Ом, и входное сопротивление антенно-фидерного устройства желательно иметь близким к этому значению.

3.2. ФИДЕРНЫЕ ЛИНИИ 3.2.1. КПД фидерных линий

В редких случаях антенна может быть связана с КВ радиостанцией без применения фидерной линии, которая обеспечивает соединение точек питания антенны с выходом передатчика (входом приемника). Основное требование к фидерной линии - минимальные потери энергии. На высоких частотах они определяются излучением фидера, потерями из-за активного сопротивления его проводов и диэлектрическими потерями из-за неидеальности изоляции.

Особенно нежелательны потери на излучение, так как кроме снижения КПД антенно-фидерного усттойства они приводят и к искажениям диаграммы направленности и могут быть причиной помех, создаваемых устройствам, вблизи которых проходит фидер. Поэтому радиолюбители-коротковолновики практически не используют излучающие фидерные линии типа одиночного неэкранироваиного провода. Наиболее распространенными фидерными линиями, применяемыми для питания КВ антенн, являются коаксиальные кабели и (реже) двухпроводные симметричные линии.

Важной характеристикой фидерной линии является ее волновое сопротивление. Если фидер нагружен на активное сопротивление, равное волновому сопротивлению линии, амплитуды напряжений между проводниками линии и протекающих по ним токов постоянны по всей ее длине. Отношение этих амплитуд равно волновому сопротивлению фидерной линии. При рассогласовании волнового сопротивления линии с нагрузкой в фидере появляются стоячие волны: амплитуда напряжения в одной из точек линии достигает максимума, а ток минимума ( пучность напряжения и узел тока), в другой точке линии наоборот - напряжение минимально ( узел напряжения), а ток максимален ( пучность тока). Отношение напряжений или токов в пучности и узле - это коэффициент стоячей волны (КСВ) в фидерной линии. Поскольку омические потери в фидере пропорцциональны квадрату амплитуды тока а диэлектрические - квадрату амплитуды напряжения, увеличение потерь в пучностях ие компенсируется их уменьшением в узлах и наличие стоячих волн приводит к снижению КПД фидерной линии.

В табл. 3.1 приведены характеристики наиболее часто используемых радиолюбителями коротковолновиками фидерных линий. Они разбиты на пять групп по величине потерь-все входящие в одну группу фидерные линии имеют практически одинаковые потери. Зависимость КПД фидерных линий от их длины для фидеров, характеристики которых указаны в табл. 3.1, приведены на рис. 3.1 -3.7. Кривые на рисунках имеют тюмера i pvnn по потерям (табл. 3.1).

Если необходимо определить характеристики фидера, не включенного в табл. 3.1, то это можно сделать, определив его группу но потерям, исходя из геометрических размеров, которые близки к размерам одною из данных кабелей.

о 20 ио 60 80 1,м

ио 60 80 1,м

О 20 ио 60 80 1.М

Рис. 3.1. КПД фидерных линий при КСВ=1 на диапазоне 160 м

Рис. 3.2, КПД фидерных линий при КСВ=1 на диапазоне 80 м

Рис 3.3. КПД фидерных линий при КСВ = 1 на диапазоне 40 м

кпд. Уо

90 80 70

60 50

JO 20

О 20 ио 60 80 С.м

Рис. 3.4. КПД фидерных линий при КСВ = 1 на днапа-.зоне 30 м

/(ПД. %

so so

70 ВО 50 kO 30 20

20 iO 60 80 г,м

КПД, %

90 80 70 60 50 kO JO 20 10

Рис. 3.5. КПД фидерных линий при КСВ=1 на диапазоне 20 м

20 ио 60 80 1.М

Рис. 3.6. КПД фидерных линий при КСВ = 1 на диапазоне 15 м

Из табл. 3.1 и графиков зависимости КПД фидеров от их длины видно, что потери в фидерной линии при ее одинаковой длине уменьшаются с увеличением толщины фидера, его волнового сопротивления и длины волны. Это объясняется тем, что на коротких волнах у коаксиальных кабелей и двухпроводной симметричной линии с распорками из диэлектрика (поли-

впд, %

30 80 70 60 50 W 30 20 Ю

Рис. при

io 60 80 г,м

кпд,%

90 80 70 ВО 50

30 20 10 О

3.7. КПД фидерных линий КСВ=1 на диапазоне 10 м

1 1,5 2 1 и 5 7 10 15 20

Рис. 3.8. Зависимость КПД фидерной линии от КСВ