По своему внешнему виду эта направленная проволочная антенна напоминает латинскую букву Н, лежащую на боку (рис. 2-40).
Легко понять, что речь в данном случае идет о двух волновых вибраторах, расположенных друг над другом на расстоянии полуволны. Элементы антенны возбуждаются синфазно (соединительные линии перекрещены). В данном случае используется согласованная линия передачи с подключением к антенне через короткозамкнутый четвертьволновый шлейф, который осуществляет согласование любого волнового сопротивления линии передачи с входным сопротивлением антенны.
Диаграмма направленности в горизонтальной плоскости соответствует диаграмме направленности волнового вибратора и симметрична относительно оси вибратора. Ширина основного лепестка диаграммы направленности антенны приблизительно равна 60°. В результате вертикального расположения увеличивается направленность и в вертикальной плоскости. Н-образная антенна вследствие указанных выше свойств имеет довольно пологий угол вертикального излучения, что очень желательно для перекрытия больших расстояний при установлении дальних связей. Теоретическое усиление рассматриваемой антенной системы равняется 5,8 дб. На практике же оказывается, что Н-образная антенна проявляет себя лучше других антенн с таким же теоретическим коэффициентом усиления. Это объясняется пологим вертикальным углом излучения Н-образной антенны. Так же как и для всех других антенн, в данном случае справедливо требование как можно большей высоты подвеса.
Желательно, чтобы нижний этаж антенны находился по меньшей мере на расстоянии λ/2 над поверхностью земли, однако и при меньших высотах подвеса можно рассчитывать на хорошие рабочие характеристики антенны.
Обычно расстояние между этажами выбирается равным λ/2. При увеличении этого расстояния коэффициент усиления увеличивается, а при уменьшении его уменьшается. В табл. 2-6 приведены размеры проводников, расстояний между этажами и получаемые коэффициенты усиления Н-образных антенн для диапазонов 20, 15 и 10 м, в которых в основном проходят дальние связи.
| Диапазон, м | Длина вибраторов, м | Расстояние А, м | Усиление антенны, дб |
|---|---|---|---|
| 20 | 20,60 | 10,50 | 5,8 |
| 7,95 | 4,4 | ||
| 15,90 | 6,6 | ||
| 15 | 13,90 | 7,10 | 5,8 |
| 5,33 | 4,4 | ||
| 10,70 | 6,6 | ||
| 10 | 10,25 | 5,30 | 5,8 |
| 4,00 | 4,4 | ||
| 7,95 | 6,6 |
Антенна (рис. 2-41) может питаться с помощью настроенной двухпроводной линии передачи с воздушной изоляцией.
Входное сопротивление в этом случае 2 000 ом. Видоизменение питания антенны, не требующее перекрещивания соединительной линии, показано на рис. 2-42.
При питании в центре полуволновой соединительной линии она практически разбивается на две четвертьволновые линии, подключенные к верхнему и нижнему этажам антенны соответственно. На рис. 2-43 сравниваются оба вида питания, и, как видно из указателей, показывающих направление прохождения тока, в обоих случаях элементы антенны возбуждаются синфазно.
Н-образная антенна с центральным питанием может также возбуждаться с помощью согласованной линии передачи, так как в этом случае входное сопротивление антенны низкоомное. Если рассматривать каждый этаж антенны как волновый вибратор с подключенным к нему четвертьволновым шлейфом и принять входное сопротивление вибратора равным 4 000 ом (соотношение длина волны/диаметр проводника большое), а волновое сопротивление шлейфа равным 600 ом, то волновое сопротивление согласованной линии передачи может быть рассчитано по формуле $$Z=\sqrt{Z_{Л}Z_{А}}.$$
Подставляя в формулу указанные выше значения, получаем: $$600=\sqrt{Z_{Л}\cdot 4000}.$$
Отсюда ZЛ равно почти 100 ом. Так как оба этажа антенны включаются параллельно, то и их входные сопротивления соединяются параллельно и, следовательно, волновое сопротивление согласованной линии питания должно равняться не 100, а 50 ом, поэтому становится возможным питание по 60-омному коаксиальному кабелю; но на практике обычно предпочитают питание по двухпроводной настроенной линии, так как при этом волновое сопротивление соединительной линии не имеет значения и антенна может использоваться как многодиапазонная. Центральное питание Н-образной антенны обладает электрической и геометрической симметрией, для обеспечения которой необходимо, чтобы линия передачи на возможно большем расстоянии была расположена перпендикулярно к плоскости антенны. Это не всегда может быть выполнено, поэтому наиболее часто применяется питание нижнего этажа, как показано на рис. 2-41.
Компромиссная конструкция, нашедшая применение в качестве многодиапазонной антенны, показана на рис. 2-44.
Эта антенна хорошо работает в диапазонах 10, 15 и 20 м, так как питание осуществляется по настроенной линии и точная настройка производится расположенным в начале линии передачи симметричным П-контуром. Комбинации вибраторов Н-образной антенны очень часто применяются в диапазоне УКВ, где они известны под общим названием «многовибраторных антенн».