Home | O anténách |  |  |  |
Závěry k vyzařování antén pro můj koncept od 80m do 10m
Úvod V tomto článku se opakuji a nepublikuji nic nového, o všem jsem již psal s mnohem většími podrobnostmi. Několik let posledních let jsem věnoval systematickému zdokonalování naprosto známých a osvědčených antén a sledoval jsem jediný cíl. Mít vybavení pro DX komunikaci (nezávodím), které by mi umožnilo tuto činnost a nemusel jsem dlouho čekat ve frontách. Zaměřil jsem se na mnoho detailů, ale dospěl jen k několika málo praktickým závěrům, nad kterými doporučuji přemýšlet. 1. Nízký vyzařovací úhel Pro DX komunikaci se mi ukázaly vhodné pouze antény, které mají nízký vyzařovací úhel. Praktickými experimenty jsem zjistil, že neobyčejně mnoho možností ae mi otevřelo pouze s některými typy antén. Tato skutečnost se velice dobře v praxi pozná. Zatímco většina stanic z EU na pásmu komunikuje mezi sebou, vy s dobrou anténou dekódujete spolehlivě vzájemná spojení z jiného kontinentu a několik stanic, které jsou vybavené pro DX. Začnete běžně realizovat DX spojení. Vylepšujete-li své antény, nemyslím tím, že přidáte na stožár další monstra, o tom to není, ale vyčistíte-li elektromagnetickou zónu antén od nežádoucích vodičů-zářičů a věnujete-li se zemnímu systému, docílíte toho, že i s relativně malými anténami se vám zadařilo docílit nízkého vyzařovacího úhlu. Dalším praktickým projevem je, že pravděpodobně jste začali být schopni přijímat velmi vzdálené a slabé stanice jen na jeden ionosférický skok. Signály z takových spojení jsou poměrně silné (mě síla takových signálů velice překvapila), japonská stanice se zkráceným 1.5m dlouhým vertikálem a s pouhými 5 Watty byla v módu JT65 (10m band) dekódovatelná s reportem -03dB. Viz např.:
takové spojení není ojedinělé, toto jsem však plánovitě zachytil a cíleně okopíroval obrazovku. Pásmo se právě otevíralo. Nicméně, budu zde konstatovat, že neznám přesně potřebnou hodnotu nejmenšího vyzařovacího úhlu, ale vyplatila se mi snaha o její minimalizaci. 2. Dobrá směrovost antény Přestože se mnoho hamů honí za vysokým ziskem a dobrou účinností antény, za neúspěch mohou zpravidla prohřešky ve směrovosti antény. Protože bydlím v rodinném domku na kraji města, s nepříliš velkým pozemkem, koncipoval jsem antény s ohledem na tuto skutečnost. Investoval jsem do štíhlého příhradového stožáru a pro pásma od 10m do 20m používám výhradně směrovku. Na stožáru je vždy jen jedna anténa. Pro DX na pásmech 80, 40 a 30m používám vertikál. Vycházel jsem při tom z jednoduché skutečnosti. Vertikál s radiály, který je na zemi, vyzařuje lépe, než dipól (nebo směrovka), který nemá potřebnou výšku: Pozn.: Často je v literatuře uváděn rozdíl ve prospěch dipólu. Ano, takový rozdíl existuje, ovšem pro dipól ve výšce, která je minimálně rovna polovině délky vlny. Pro nízké dipóly to neplatí. Bohužel. Prohřešků ve směrovosti se dopustíme u vertikálů snadno. Např. nepovedenou zemní rovinou z radiálů. Když to ještě nedopadne nejhůř, vypadá to nějak takto: ale zpravidla mnohem hůř. 3. Vliv země Vliv země má vliv nejenom na vertikály - je o tom např. tento článek. Rozdíl u vertikálů se zakopanými radiály dělá však jen maximálně 2.8 dB. Vliv zemnicího systému, má, bohužel vliv i na směrovky. Zem pod mým stožárem je protkaná asi 30 radiály a ještě je u paty rozměrný ocelový (obezděný septik). Vlastnosti země pod patou stožáru směrovky jsem odhadl na rozdíl asi 1.5 dB v zisku na nízkých úhlech. Psal jsem o tom např. zde. Bohužel, neumím odhadnout vliv takové země na snížení vyzařovacího úhlu. 4. Zkrácení prvků V žádném případě nejsem propagátorem nezkrácených antén, přestože právě tato monstra jsou cílem mnoha operátorů i prodejců antén. Na následujících obrázcích ukazuji vyzařování zkráceného (na 60% délky) a nezkráceného dipólu (polovina vlny) ve správné výšce: Nezkrácený dipól má skutečně o cca 0.3 dB vyšší zisk. Pokud ten zisk nepromrháme tvarovou nestabilitou a jinými vlivy. Vyzařování zkráceného a nezkráceného vertikálu: Vertikál zkrácený na 60% výšky a čtvrtvlnný vertikál rovněž vykazuje minimální rozdíly. Vertikál je jedna ze základních antén, jejíž zisk a vyzařovací úhel jsou na hranici použitelnosti pro DX komunikaci. Vhodným zkrácením ji zpravidla nezmršíme. 5. Princip, který bychom měli při zkracování prvků uplatnit Potřebujeme, aby zářičem tekl co největší proud. Prakticky jediné použitelné zkracování spočívá v tom, že se vyvarujeme indukčností v místě napájení. Zkracujeme pomocí kapacity na konci zářiče a pokud musíme použít indukčnosti, pak ji instalujeme rovněž na konec zářiče pod kapacitu:
Rozložení proudu v nezkrácené (vlevo) a zkrácené anténě (vpravo) je vidět z obrázků. Stejného principu je použito např. u antén MOXON nebo HEXABEAM. Princip jsem uplatnil i u logaritmicko-periodické antény. Rozpětí mé nezkracované antény je přibližně 11 m. Zkrácená anténa, kterou budu nabízet pod označením LPDA Speciál má rozpětí jen 8m ... 6. Další důležité parametry Pro spojení pomocí digimódů, pro spojení realizovaná tzv. long-path jsem docílil vynikajících výsledků pouze v okamžiku, kdy anténa disponovala určitou hodnotou F/B. Činitel zpětného příjmu antény hrál rozhodující roli u slabých signálů, které jsem se směrovkou dekódoval i na hranici -30dB. Bohužel, nedocílil jsem toho s ekvivalentní soustavou dipólů, která vyzařovala stejně ve dvou směrech. Nešlo však o problém zjevného QRM, které známe např. při honbě za expedičními stanicemi. Nicméně pozadí přijímané ze dvou a více směrů nám při DX komunikaci nepřeje. Proto považuji vertikální všesměrové antény za z nouze ctnost pro případy, kdy nemohu anténu instalovat do potřebné výšky a od konstrukce rotačních dipólů jsem nakonec upustil. 7. Konstrukce vertikálů Protože se mi výsledky dostavily jen, když byla v pořádku anténa, její zem a elektromagnetická zóna byla bez "sajrajtů", tedy bez vodičů, které jsou buzené a vyzařují, dospěl jsem k potřebě vícepásmového vertikálu pro 80/40/30m. Jednoho, bez sajrajtů. Po praktických pokusech jsem opustil tovární mnohopásmové vertikály. Nejsou špatné, měl jsem k testům HUSTLER a 2 vertikály ECO antenne. Pouze jsem je nepotřeboval pro vyšší pásma a na nižších pásmech jsem "nevydýchal" zbytečné zkrácení zářiče těmi nepotřebnými trapy. Vlastní konstrukci jsem zaměřil na vertikály s paralelními zářiči a trapované vertikály. Po úspěšných zkouškách prototypů různých vertikálů (např. článek zde) jsem však měl několik důvodů takovou konstrukci nezařadit do výroby. Pro sebe jsem takovou anténu na vyšší pásma nepotřeboval a přestože jsem zkonstruoval, vyzkoušel a změřil prototypy, v úžas mě to neuvádělo. Byla také zkonstruována anténa s paralelními zářiči pro pásmo 80/40/30 m. Rovněž tato nebyla nakonec do výroby zařazena. V čem je mezi oběma systémy (paralelní zářiče x trapovaná anténa) základní rozdíl? U antény s paralelními zářiči jsou tyto zářiče spojené skutečně paralelně v místě napájení. Zářiče nejsou nijak selektivně oddělené. Na každém pásmu vždy vyzařují společně. A to je zásadní problém vyšších pásem. Vyzařovací úhel se zvyšuje, anténa září do nebe a pro DX komunikaci se nehodí. Proudy v anténních zářičích vypadají takto:
Na obrázku vlevo je průběh proudů naprosto nevhodně navrženého vertikálu pro více pásem, než lze zrealizovat s použitím tohoto principu. Na obrázku vpravou je vidět průběh proudů u vertikálu, který celkem slušně funguje (80/40/30 m), buzeno na f= 10.12 MHz. Opět je vidět, jak jsou vybuzené zářiče pro nižší pásma... Trapy slouží jako selektivní výhybka k tomu, aby u vertikálu netekly proudy vyšších frekvencí do části, které mají vyzařovat na nízkých frekvencích. Princip je tedy dán a nejjednodušší vertikály klasických konstrukcí toto dodržovaly téměř doslovně. A získaly tím nikoliv nejlepší pověst a vznikla celá řada mýtů o ztrátách v takových anténách. V současné době lze snadno navrhovat jakékoliv obvodové řešení a jakoukoliv anténu pomocí vhodného a důmyslného SW vybavení. Ale fyzikální principy je třeba dodržovat. Osobně preferuji trapované antény, ale navrhuji je nepatrně jinak, než je obvyklé. Moje nové generace trapovaných antén využívají principu, který je zřejmý z tohoto obrázku: Vertikály nové generace zásadně nemají napájení trapu v kmitně nejvyššího napětí. Proč bych to konečně dělal? Zvyšoval si ztráty vlivem nedokonalé izolace a namáhal dielektrikum kapacit? To není mým cílem. Rovněž asi neočekáváte, že v místě nejvyššího proudu (v patě dole), budu oddělovat selektivní výhybkou nejvyšší pásmo, aby mi energii nevyzářili do nebe sousední dlouhé zářiče. Ne, ne. Vertikály nové generace neodděluji trapem ani v kmitně napětí a ani v kmitně proudu. Ale tam, kde ztráty vlivem nízké jakosti indukčnosti i ztráty vlivem nedokonalého dielektrika jsou optimalizovány. Toto je jednoduchý princip, který uplatňuji u vertikálů nové generace. Příklad a fotografie konkrétního provedení jsou např. zde. Závěr V tomto článku jsem nic neřešil. Pouze shrnul principiální fakta o tom, které vlastnosti jsou u antény pro DX důležité (elevační úhel, F/B, výška montáže), které nevýznamné (např. délka či přiměřené zkrácení zářiče), které vhodné (zemní systém nejen u vertikálů, ale i u směrovek) a které zajímavé (např. umístění trapů ve vertikálním systému). Článek rovněž neshrnuje a ani neřeší impedanční problémy a problémy s přizpůsobováním antén.
OBSAH všech článků webu - klikněte zde
© 2011 - 2013 Věra Šídlová a Míra Šídlo, ok1ufc, datum poslední úpravy: 04.04.2016