Если взглянуть на график зависимости Ra(f) простого GP, то легко заметить, что Ra = 75 Ом получается при высотах 0,31l и 0,625l. То есть на на кратных частотах F и 2F. Реактивность антенны на этих частотах получается конечно разной, но решить эту проблему довольно просто: последовательный LC-контур в точке питания обеспечивает согласование в обоих диапазонах.
Но совсем непросто сделать такую антенну под 50 Ом. Еще один взгляд на те же графики показывает, что Ra = 50 Ом получается при высотах простого GP 0,28l и 0,7l. При этом отношение верхней и нижней частот получается 2,5, что не совмещается с любительскими диапазонами за исключением пары 24,9/10,1 МГц.
Но даже и в этой паре применение такой антенны не имеет смысла: высота в 0,7l на 24,9 МГц означает, что ДН в вертикальной плоскости сильно задерется вверх (зенитный угол около 500), и толку от такой антенны на DX трассах не будет, несмотря на хорошее согласование.
Итак, сделать на таком принципе двухдиапазонный простой GP нельзя. Вывод: надо использовать непростой GP. Ведь почему ДН GP высотой 0,7l задирается верх? Потому что, из-за слишком большой физической высоты на длинном GP появляются участи с противофазным током.
Значит надо сохранив электрическую длину 0,7l (она нужна для Ra = 50 Ом) уменьшить физическую (чтобы ДН не задиралась вверх). Эта задача успешно решается использованием емкостных нагрузок, как показано на рисунке.
В диапазоне 7 МГц антенна представляет собой физически укороченный (0,21l), но электрически удлиненный (0,29l) GP. Za = 46 + j107 Ом. В диапазоне 14 МГц физическая высота 0,42l, а электрическая 0,7l. Поэтому Za = 44 + j380 Ом. Файл модели (для его просмотра и вычисления достаточно демо-версии GAL-ANA).
Применив для согласования последовательный контур (точно также, как и в исходной антенне) L = 6.9 мкГн, С = 53 пФ, получим очень хорошее согласование на 50 Ом в обоих диапазонах. При хорошей (с малыми потерями) системе противовесов (резонансные для каждого из диапазонов) КСВ на краях диапазона 40 м не превышает 1,25, а на краях диапазона 20 м - менее 2 (полоса по КСВ<1,5 в этом диапазоне составляет 200 кГц). Если же потери в системе радиалов имеются (а это будет всегда, если основание антенны не приподнято выше 0,15l над землей или крышей), то полоса антенны будет шире.
Вариант этой же антенны, но с четырьмя емкостными нагрузками, показан на следующем рисунке:
Контур согласования этой антенны L = 7,9 мкГн, С = 45 пФ. Файл модели этого варианта антенны (для просмотра и вычисления этого файла достаточно демо-версии GAL-ANA).
1. На 7 МГц вращаем конденсатор до минимума КСВ.
2. На 14 МГц подстраиваем катушку до минимума КСВ.
3. Возвращаемся к и повторяем первые два пункта с уменьшающейся амплитудой подстройки.
Если вы хотите посмотреть процесс настройки, то на любом из вышеприведенных файлов (конечно, предварительно сбив правильные значения L и С, стоящие в этих файлах) запустите процесс оптимизации по единственному критерию КСВ.
Сделайте следующие установки:
- в окне "Установки частот оптимизации" две строки:
7.05 w1b
14.14 w1b.
- В таблице "Оптимизируемые параметры" две строки:
Нагрузка 1 С 0
Нагрузка 2 L 0
Запускайте оптимизацию и смотрите как GAL-ANA будет выполнять настройку этой антенны.
В работе в основном испытывался первый вариант (с двумя емкостными нагрузками). Вариант с 4-мя нагрузками (второй рисунок) проверялся в основном на согласование и QSO на нем было проведено немного.
Антенна стояла почти на земле (точка питания на высоте 0,5 м), на каждый диапазон применялись по 4 настроенных радиала.
На 7 МГц установленная на земле антенна на трассах более 5 тыс. км выигрывала 1..1,5 балла у Inv V (высота верхней точки 15 м), и проигрывала около балла вертикалу 27 м.
На 14 МГц на QSO с NA выигрывала 1 балл у укороченного трапового вертикала R7000. На трассах VK-ZL выигрыш достигал 1,5..2 баллов. Стоит учесть, что R7000 был приподнят высоко над землей, так, что верхние точки обоих антенн были практически на одном уровне.