Рис. 7.2.5
Две последние цифры усиления предыдущего параграфа относятся к свободному пространству. Но в силу понятных причин нас больше интересуют параметры антенны над землёй. Для антенны …2el_Uda-Yagi_opt.gaa (т.е. оптимальной и по Ga, и F/B) зависимость Ga от высоты над землей показана на рис. 7.2.5. При построении рис. 7.2.5 антенна на каждой высоте подстраивается до оптимума (одновременно по двум критериям: Ga и F/B). На рис. 7.2.5 (и везде в дальнейшем) под реальной понимается средняя земля с такими параметрами: диэлектрическая проницаемость e=13, проводимость s=5 мС/м.
В принципе, на рис. 7.2.5 мы видим результаты тех же самых физических процессов, которые описаны в п. 3.3.3 (горизонтальный диполь над землей): с высотой растет усиление, с типичными для антенных графиков колебаниями. При росте высоты подвеса >1l колебания продолжаются с периодом 0,5l и уменьшающейся амплитудой, затухая вблизи значения, равного Ga этой же антенны в свободном пространстве +6 дБ. Причины появления этих дополнительных 6 дБ над землёй описаны в п. 3.3.3. В том же параграфе описано, почему графики для реальной земли идут несколько ниже, чем для идеальной даже при большой высоте подвеса.
Из рис. 7.2.5 следует важный практический вывод: нежелательно располагать антенну Уда-Яги ниже 0,5l над землей, иначе можно заметно потерять в усилении. И совсем недопустима высота менее 0,2l, т.к. при этом ближняя зоны антенны касается земли, и потери на её бесполезный обогрев резко растут.
Зависимость F/B (в направлении точно назад, установки тыла в MMANA Азимут 0 град., Элевация 0 град.) от высоты над землей для антенны …2el_Uda-Yagi_opt.gaa над землей показана на рис. 7.2.6. Этот рисунок построен при тех же условиях, что и рис. 7.2.5, т.е. директор на каждой высоте подстраивается одновременно и по Ga, и по F/B. При дальнейшем росте высоты максимумы F/B повторяются каждые 0,5l.
Обратите внимание, что рис. 7.2.6 построен для направления точно назад. Если же в качестве заднего направления взять более широкий сектор (например, установки MMANA по умолчанию: Азимут 120 град., Элевация 60 град.), то:
Из рис. 7.2.5 и 7.2.6 вытекает, что для максимальных Ga и F/B двухэлементную антенну Уда-Яги желательно располагать в диапазоне высот от 0,61l до 0,725l (и далее с периодом 0,5l, т.е. 1,11… 1,225l, 1,61 … 1,725l, и т.д.).
Из рис. 7.2.2 и 7.2.5 (в сравнении с таблицей 3.3.1) следует, что двухэлементная антенна Уда-Яги выигрывает у l /2 диполя 4… 5 дБ. Однако практика показывает, что при DX QSO выигрыш может быть намного больше (особенно при небольших высотах подвеса) и достигать 15…20 дБ.
Причина в разных зенитных углах максимума излучения (см. п. 3.1.9.2). На рис. 7.2.7 показано как меняются зенитные углы 2-х элементной антенны Уда-Яги и l/2 диполя от высоты над землей.
Хорошо видно, что при высотах <0,5l зенитные углы диполя выше. И чем меньше высота, тем больше эта разница. Так, при высотах 0,2…0,25l диполь излучает "в потолок": зенитные углы 60…900 - это при самых лучших условиях связи никак не дальше 2000 км (см. рис. 3.1.4 и 3.1.5). Антенна Уда-Яги при тех же высотах имеет зенитные углы 42…460, что хотя и не предел мечтаний, но может обеспечить связи на расстояния до 4000…5000 км, а при связях до 2000 перекроет трассу за меньшее число скачков, что даст дополнительный выигрыш как минимум на 10 дБ (п. 3.9.1.2).
Этот эффект сильно заметен на НЧ диапазонах, где высота подвеса редко превышает 0,5l. Напротив, на ВЧ КВ диапазонах высота подвеса как правило >0,5l, поэтому выигрыш 2-х элементной антенны Уда-Яги у диполя составляет расчетные 4…5 дБ.