Введение
Антенна с наклонным завершающим свернутым диполем (Tilted Terminated Folded Dipole, T2FD или TTFD) или сбалансированным завершающим свернутым диполем (Balanced Termination, Folded Dipole, BTFD), также известная как антенна W3HH, – это широкополосная антенна для коротких волн, разработанная в конце 1940-х годов ВМС США. Она обеспечивает приемлемую производительность в широком диапазоне частот, без выраженных мертвых зон по частоте, направлению или углу излучения над горизонтом. Хотя по эффективности она уступает антеннам, специально разработанным для определенных частотных диапазонов или оптимизированным для направленности (не менее 30% мощности радиочастоты теряется в виде тепла в резисторе), ее универсальность, относительно небольшие размеры, низкая стоимость и отсутствие необходимости в сложной настройке для работы со стандартным коротковолновым передатчиком сделали ее популярной в профессиональной коротковолновой связи, где мощность излучения (ERP) или усиление не являются критичными. Примером может служить маломощная связь в диапазоне высоких частот (HF) на открытых каналах.
История
История антенны T²FD удобно разделяется на три различных этапа: она была впервые разработана для использования в качестве универсальной антенны на военно-морских судах в 1940-х годах. Конструкция стала общедоступной в 1950-х годах и была принята радиолюбителями, но затем вышла из употребления с появлением более коротких длин волн и широкого распространения передатчиков и антенных фидеров с низким импедансом. В последнее время, с появлением множества новых частотных диапазонов, которые даже не являются целыми кратными частот существующих диапазонов, она вновь привлекает внимание радиолюбителей.
Происхождение
Антенна T²FD была первоначально разработана во время Второй мировой войны на военно-морской базе в Сан-Диего для использования на кораблях в море, где размеры антенны ограничены, но соленая вода под кораблем или у береговой станции обеспечивает исключительно эффективную радиочастотную плоскость заземления. Конструктивные особенности антенны делают ее идеальной для применения в ограниченном пространстве на больших длинах волн, где короткие антенны в любом случае невозможно направить в определенном направлении, и где количество антенн ограничено по сравнению с большим числом рабочих частот с существенно различающимися длинами волн.
Раннее любительское использование
Один из разработчиков первоначальной военно-морской антенны, капитан Г. Л. Кантриман, был энтузиастом-радиолюбителем. Он представил конструкцию другим любителям в начале 1950-х годов. Антенна состоит из двух параллельных проводников:
Пролёт близок к половине длины волны наименьшей требуемой частоты. Расстояние между верхним и нижним проводниками равно 1/8 длины волны. Это расстояние поддерживается рядом изолирующих стоек. По крайней мере, две стойки на концах привязаны к непроводящим тросам, которые, в свою очередь, привязаны к опорам. Верхние и нижние концы проводников соединены на концах проволочными секциями, следующими за концевыми стойками. Питание осуществляется в середине нижнего проводника с импедансом порядка 300 Ом, сбалансированным, через стандартный балун 4:1. Это обеспечивает приемлемое согласование по всем частотам с широко доступным 75-омным коаксиальным кабелем. Антенна завершается в середине верхнего проводника неиндуктивным резистором сопротивлением 400–480 Ом, рассчитанным на безопасное поглощение не менее 1/2 приложенной мощности передатчика. Резистор поглощает всё большую часть радиочастотной мощности (принимаемой из эфира или подаваемой передатчиком) по мере приближения рабочей частоты к нижнему пределу рабочего диапазона. Резистор можно собрать из 10 параллельных групп по три резистора 1600 Ом, 1 Вт, соединенных последовательно. Для обеспечения приблизительно всенаправленной диаграммы направленности антенна идеально натягивается с наклоном 20–40 градусов к горизонту, отклоняясь от указанных значений для охвата диапазона 3–30 МГц при длине 90 футов и расстоянии между проводниками 18 дюймов. Балун имеет коэффициент преобразования 16:1, преобразуя 50-омный (ом) коаксиальный кабель в 800-омное сопротивление на антенне. Сопротивление нагрузки также составляет 800 Ом и является неиндуктивным. Это позволяет импедансу антенны изменяться от 400 до 1600 Ом в пределах заданного частотного диапазона, поддерживая при этом КСВ на передатчике на уровне 2:1 или ниже.
Применение и недостатки
Антенна, подобная описанной выше, может использоваться как для местной, так и для связи на средние и большие расстояния в диапазоне частот примерно 1:6. Например, антенна для нижней части коротковолнового диапазона (скажем, 3–18 МГц) будет иметь длину около 33 м (110 футов) при расстоянии между проводниками 1 м (3,3 фута). Для верхней части коротковолнового диапазона (5–30 МГц) эта антенна будет иметь длину около 20 м (66 футов) при расстоянии между проводниками 60 см (24 дюйма). Если невозможно обеспечить такие большие пролеты, антенны меньшего размера все равно обеспечат достаточную производительность при приеме сигнала, вплоть до половины их минимальной расчетной частоты. Однако, производительность при передаче быстро снижается ниже определенного уровня. Исследования, проведенные J. S. Belrose (1994).
Как широкополосная антенна, T²FD обычно демонстрирует относительно низкий коэффициент стоячей волны (КСВ) во всем диапазоне частот. Однако на некоторых частотах точка подключения антенны может быть умеренно реактивной, поэтому при использовании современных твердотельных передатчиков может потребоваться антенный тюнер, особенно при работе на мощности, близкой к номинальной. Важно отметить, что "низкий КСВ" не означает "высокую эффективность антенны". Эта антенна не рекомендуется тем, кто стремится к установлению сложных связей на большие расстояния при ограниченной мощности (например, ограничение в Великобритании – 400 Вт, или ограничение для радиолюбителей в США – 1500 Вт). На коротковолновых частотах диполь, рассчитанный на наибольшую используемую длину волны, подключенный через балансирную линию и согласованный с антенным тюнером, будет более эффективно использовать приложенную мощность, чем T²FD.