Введение
J-полюсная антенна, более правильно называемая антенной J, — это вертикальная всенаправленная передающая антенна, используемая в коротковолновых диапазонах частот. Она была изобретена Хансом Беггероу в 1909 году для использования в дирижаблях Zeppelin. Буксируемый за дирижаблем, он состоял из одного излучателя в виде провода длиной в полволны, последовательно соединенного с четвертьволновым согласующим шлейфом параллельной линии передачи, который согласовывает импеданс антенны с линией питания. К 1936 году эта антенна начала использоваться в наземных передатчиках, с вертикально установленным излучающим элементом и согласующим звеном, что придавало ей форму буквы "J", а к 1943 году она получила название антенны J. Для эффективной работы передающей антенны, поглощающей всю мощность, подаваемую линией питания, необходимо, чтобы импеданс антенны был согласован с импедансом линии; её сопротивление должно быть равно волновому сопротивлению линии питания. Полуволновая антенна, подключенная к одному концу, имеет узел тока в точке подключения, что обеспечивает очень высокое входное сопротивление около 1000–4000 Ом.
Строительство
Антенна состоит из двух параллельных прямых металлических проводников, один длиной волны, а другой – длиной половины волны на рабочей частоте, соединенных внизу накоротко. В качестве типичных материалов для изготовления используются металлические трубки. Поскольку согласующий участок должен функционировать как линия передачи, расстояние между параллельными проводниками не должно превышать 0,02 длины волны. Антенна J-полюса и ее модификации могут питаться сбалансированной линией. Точка подключения питания J-полюса расположена где-то между замкнутым нижним концом с низким импедансом и разомкнутым верхним концом с высоким импедансом J-выступа. Распространенный подход заключается в продолжении проводника ниже нижней части J-полюса, что приводит к появлению дополнительных и нежелательных ВЧ-токов, протекающих по всей монтажной конструкции.
Антенна Slim Jim
Вариантом J-полюса является антенна Slim Jim, также известная как G2BCX Slim Jim, которая связана с J-полюсом аналогично тому, как сложенный диполь связан с диполем. Slim Jim – один из многих способов реализации J-полюса. Фазовый отвод между двумя полуволновыми секциями часто выполнен в стиле Франклина. Антенна Super J сужает вертикальную диаграмму направленности и имеет больший коэффициент усиления, чем обычная конструкция J-полюса. Оба излучающих участка имеют недостаточное разделение для достижения максимальной эффективности коллинеарных массивов, что приводит к усилению менее оптимальных 3 дБ по сравнению с обычным J-полюсом или полуволновой антенной. Приблизительное усиление антенны Super J в горизонтальной плоскости составляет от 4,6 до 5,2 дБи (2,4 дБд до 3,1 дБд). Работа на длинах волн таким образом формирует диаграмму направленности, неблагоприятную для наземной эксплуатации. Для решения проблемы изменения диаграммы существует ряд методов, которые, как утверждается, ограничивают работу J-антенны на третьей гармонике или вблизи нее, так что в излучателе над фазовым отводом активна только одна полуволна. Все они включают использование высокоимпедансного дросселя на первом волновом максимуме напряжения.