další info >>>> | O anténách |  |  |  | Kontakt
Vertical Portable Beam OK1UFC - Popis antény VPB OK1UFC
Annotation The Vertical Portable Beam OK1UFC is a short two elements vertical monobander for DXing on digimodes. The antenna has a short boom length of 0.125 x lambda. Driven Element (DE) length is approximately 3/8 lambda. The antenna has a good directional pattern. Radiates very well towards the horizon (at low angles). Radiation of antenna is significantly suppressed in the higher side lobe level and also the F/B ratio is good even at low altitudes assembly. This is significantly prevents interference from strong signals from nearest stations. The antenna is designed for installation on a low mast (3 to 5 meters) and is able to work at a height just one meter. The antenna is fed by a coaxial cable of chararacteristic impedance Z = 50 Ohm. DE of antenna is tuned using a short counterpoise. Reflector of antenna is tuned using the tuning line (RTL Reflector Tuning Line). See schematics chart. The antenna is designed so that it was possible to tune the band 20 m, 17 m, 15 m, 12 m and 10 m. Tuning and adjusting the antenna is fast, simple and minimally affected by the height above the ground. The material of antenna is a welded aluminum alloy (Al-Mg-Si), accessories are made of stainless steel and composite insulators. Všeobecně Anténu VPB OK1UFC jsem zkonstruoval v roce 2014. V průběhu roku jsem přece jenom očekával pozvolné zhoršování podmínek v souvislosti s epochou slunečního cyklu. Moje obavy plynuly z toho, že moje oblíbené vertikály by se mohly stát handicapem v DX provozu, který mám rád. Označení VPB OK1UFC je odvozeno od Vertical Portable Beam. Cíle Potřeboval jsem anténu, která by na nízkých vyzařovacích úhlech překonala oblíbenou dvouprvkovou směrovku Jungle Job, a to tak, že při nízké výšce montáže (h=4m) bude vyzařování na úhlech do 10° směrem k horizontu lepší, než u Jungle Job, která je ve výšce h=10m (lambda/2), pásmo 20 metrů. Současně jsem potřeboval, aby anténa měla poměrně široký vyzařovací úhel v horizontální rovině, dobrý F/B, zisk, který bude ve volném prostoru lepší než 4 dBd a který se bude pohybovat při zemi na hodnotě kolem 4 dBi. Taková anténa je realizovatelná a porovnáme-li její vyzařování s Jungle Job, bude vypadat takto:
Na obrázku si všimněte diagramů a jeho oblastí, které jsem zvýraznil do zelených kroužků. Na nízkých úhlech je překročen zisk antény Jungle Job. Předozadní poměr F/B je lepší o několik dB než u Jungle Job a vyzařování vyššími laloky (sidelobes) je potlačeno.
Schéma antény Schematics Chart Schéma antény, viz obrázek vpravo, nám prozradí všechno o jejím principu fungování. Jedná se o dvouprvkovou vertikální anténu typu Yagi, která využívá jednoho aktivně napájeného prvku (DE) a jednoho reflektoru R. Napájení DE je provedeno nesymetricky a místo napájení je poblíž ráhna. Anténa s uvedenými parametry vyzařování je zkonstruována pro napájení koaxiálním kabelem Z=50 Ohm. Reflektor je od DE ve vzdálenosti přibližně 0.125 x lambda (tj. lambda/8). To představuje délku jen ráhna cca 2,5 metru na pásmu 20 metrů. Podobné vzdálenosti využívá např. HB9CV. Těmto anténám se někdy říká, že jsou hyperziskové. Aktivní délka zářiče DE je přibližně 3/8 lambda. Proto má DE dvě protiváhy, které doplňují elektrickou délku zářiče na 1/2 lambda. Reflektor je navržen tak, že jeho aktivní délka je optimalizována s ohledem na požadované vyzařování. Elektricky je délka seřizována pomocí ladicího vedení RTL (Reflector Tunning Line). |
Konstrukční provedení V roce 2014 bylo ověřeno a změřeno vyzařování prototypu. Fotografie zde doplním po vyrobení první série. Materiál antény je hliník. Pouzdra prvků jsou svařovaná stejnou technologií, jako u LPDA antény. Trubky prvků a ráhno jsou navrženy tak, aby se anténa dala transportovat v osobním automobilu a bylo jí možné jednoduše vyladit na pásmech 20m, 17m, 15m, 12m a 10 metrů. Proto byla nazvaná jako Vertical Portable Beam. Konstrukční provedení je robustní, odolné, např. průměr prvků v patě je 30 mm.
Vyzařování antény Radiation Pattern on 20m, 17m, 15m and 12m band Na následujících obrázcích je uvedeno vyzařování antény na pásmech 20m, 17m, 15m a 12m:
Jak jsem v úvodu napsal, vyzařovacích diagramů, tj. cílů, bylo dosaženo geometrií, výškou antény a provedením antény. Pro informaci zde uvádím vyzařování nad "perfect ground" alespoň pro pásmo 20m, aby bylo zřejmé, jak jsou kvůli obtěžování místními stanicemi potlačeny vyšší laloky (sidelobes):
Průběh VSWR VSWR and Impedancies in Smitch chart on 20 meter band U antény této konstrukce jsem vyžadoval dokonalé přizpůsobení na pracovním kmitočtu, což pro mé potřeby je 14.076 MHz, 21.076 MHz, atd. Anténa není příliš zkracovaná a tak vyjde na všech pásmech VSWR lepší než VSWR=2. Na pásmu 20 metrů to vypadá takto
Shrnutí Anténu jsem původně vyvinul pro své expediční potřeby, které chci realizovat. Inspirací byly vynikající výsledky s druhým prvkem u jednoduché populární antény Rybakov, popis např. na konci článku zde. Také však praktické experimenty, které jsem začal před několika léty, intenzivně jsem se jim věnoval v roce 2013 a rozhodl se je ukončit v roce 2014. Pomocí těchto experimentů, jejichž částečné, ale důležité závěry jsem shrnul např. zde, jsem definoval potřebu docílit dostatečného vyzařování směrem k horizontu, a to na maličkých úhlech od 2°do 10° a současně potlačit horní postranní laloky, abych nebyl rušen a můj RX přetěžován silnými evropskými stanicemi. Tento nastavitelný jednoduchý monobander, který je schopen pracovat na všech pásmech od 20 metrů do 10 metrů a při výškách montáže od cca 1 metru nad zemí. To není legrace, hi. V pásmu 20 m lze tuto anténu nejenže snadno naladit prvky k tomu určenými, ale v této výšce má anténa stále nízký vyzařovací úhel (do 20°) a dobrý F/B (lepší než 10 dB).
Basic dimensions of prototyp 20/15/10 meter band Základní rozměry prototypu pro pásma 20/15/10 m V roce 2015 dojde k podrobnému měření a testování popsané antény. Výsledky chci popsat podobnou formou, jako u experimentu s vertikálem zde. Jednodušší anténa obdobných vlastností, která vyžaduje tuner, je popsána zde.
© 2014 Míra Šídlo, ok1ufc, datum poslední úpravy: 2. 11. 2014