Антена з коаксіального кабелю, сайт радіоаматорів
Основна перевага антен коаксіального типу - розширена смуга частот, утворена вертикально розташованим коаксіальним кабелем з довільним хвильовим опором. Нижній кінець центральної жили кабелю з'єднаний із системою заземлення, а верхній кінець центральної жили припаяний до обплетення кабелю.
Довжина кабелю (випромінювача) розраховується з розрахунку 1/4λ помножена на величину коефіцієнта укорочення кабелю (зазвичай цей показник дорівнює 0,66).L1 = 1/4λ x Vk
Таким чином, виходить коаксіальна замкнута чвертьхвильова лінія, яка виступає як паралельний резонансний контур. Радіохвилі випромінюються тільки екраном кабелю, але внаслідок малого відношення l/d його коефіцієнт укорочення близький до 0,95, і тому він занадто короткий для чвертьхвильового резонансу.
Щоб отримати чвертьхвильовий Groundplane, потрібно довжину L1 наростити відрізком L2 до резонансної довжини 1/4λ.
Наприклад:
Використовується коаксіальний кабель з коефіцієнтом скорочення Vk = 0,66. Геометрична чверть довжини хвилі L1 = 0,25 х 0,66 = 0,165 λ.
Якщо для екрану кабелю прийняти з урахуванням його відношення l/d коефіцієнт укорочення V=0,95, то нормальна довжина складе L1 + L2 = 0,25 х 0,95 = 0,2376 λ, а довжина відрізка L2 = 0,2376 - 0,165 = 0,0725.
При резонансі вбудований чвертьхвильовий шлейф не працює через дуже високий вхідний опір (паралельний резонансний контур). Якщо підвищити частоту передавача, то відрізок L1 + L2 виявиться надто довгим - інакше кажучи, на ньому з'явиться індуктивна реактивна складова. Одночасно стане надмірно довгою та короткозамкнута чвертьхвильова коаксіальна лінія (шлейф). Лінія, що перевершує чвертьдовжини хвилі, чинить ємнісну дію, і в результаті індуктивна складова відрізка випромінювача і ємнісна реактивність чвертьхвильового шлейфу взаємно компенсуються, а опір випромінюванню зростає.
Зі зниженням частоти передавача відбувається зворотне: відрізок випромінювача стає ємнісним, а шлейф - індуктивним, що також призводить до взаємної компенсації реактивних складових.
Завдяки такій здатності чвертьхвильової лінії частотна смуга антени розширюється. Зверху її обмежують небажані зміни діаграми спрямованості, а знизу різке падіння опору випромінювання.
Завдяки подібній широкосмуговій довжину елементів антени не обов'язково точно витримувати. Для підвищення ККД потрібна дуже хороша система заземлення.
DL2FA докладно описав коаксіальні антени цього типу.
Якщо коефіцієнт укорочення коаксіального кабелю дорівнює 0,66, його геометрична довжина складе 0,25λ х 0,66 = 0,165λ; це довжина випромінювача, оскільки ніяких способів подовження цього елемента не застосовувалися. Опір випромінювання цього варіанта антени приблизно дорівнює 13 Ом. Для досягнення високого ККД антени опір втрат має бути тим нижчим, чим менше опір випромінювання.
Дещо більш сприятливі умови створює застосування коаксіального кабелю з напівповітряним діелектриком та коефіцієнтом укорочення рівним 0,82. Тоді довжина кабелю L1 = 0,25 х 0,82 = 0,205 λ, з величиною опору вже дорівнює 20 Ом. Завдяки дії коаксіального чвертьхвильового шлейфу вхідний опір залишається активним у широкій області частот, а його величина змінюється разом з опором випромінювання.
За допомогою омега-узгоджувальної ланки здійснюється узгодження з хвильовим опоромбудь-якого кабелю.
Коаксіальні антени можна використовувати як багатодіапазонні. У цьому випадку слід пам'ятати про зміни вертикальної діаграми спрямованості з переходом від одного діапазону до іншого та опору випромінювання, а також необхідність підстроювання омега-подібної ланки при перемиканні діапазонів.
Коаксіальний кабель випромінювача потребує штучної чи природної опори. Ідеальним рішенням була б ізоляційна труба з коаксіальним кабелем усередині. Іноді можна протягнути кабель між двома високо розташованими опорними точками (наприклад, на деревах).