Home | O anténách |  |  |  | Kontakt
Single Zeppelin anténa
Tento článek jsem původně neměl v úmyslu psát, protože radioamatéři mnoho desítek let znají a používají nejjednodušší anténu typu dlouhý drát (LW). O této anténě bylo napsáno mnoho hodnotných článků, ale po Internetu a na pásmech se stále šíří mnoho mýtů. V česky publikovaných příspěvcích popsal, myslím, že hezkou populární formou dostatečně Mirek, ok2buh pojednání o tom, proč se pro LW hodí délka odpovídající polovině vlny na fundamental a jeho článek, který jsem nalezl např. zde: http://ok2buh.nagano.cz/first/longwire.html, doporučuji přečíst a přemýšlet o něm. Pochopíte, že se vyplatí skrz potrubí a další instalace domu prohánět co nejmenší proudy. Aby proudy byly opravdu co nejmenší, musíte anténu napájet v místě, kde je co nejvyšší impedance. A taková místa najdete jen u půlvlnné antény (nebo celovlnné, 2 x lambda) v místech, kde je kmitna napětí a proudové minimum. Tam lze takovou anténu napájet, aniž byste skrz zem proháněli větší proud, než je třeba. Také ve svém článku o drátových anténách, jsem uvedl obrázky, ze kterých je vidět, jak je to se stojatou vlnou na anténě, napsal jsem tam, že na každé rezonanční anténě stojatá vlna je (a musí být), ukázal jsem, že lze anténu, kde je stojatá vlna, napájet napáječem, který nemá při stojaté vlně ztráty (symetrický žebříček) a co je třeba udělat, když musíme přejít na napáječ, který pracuje jen s postupnou vlnou. Také jste objevili, že některé antény pracují dobře a s vysokou účinností bez uzemnění a jiné ho vyžadují. Proto nyní položím otázku, zda potřebuje uzemnění drátová anténa? Pokud ji budete napájet uprostřed, vzpomenete na symetrické napájení nebo na známé způsoby symetrizace a nemá smysl cokoliv dále řešit, pokud použijete vhodné prvky. Pokud ji budete napájet mimo střed, můžete zjistit, že řešíte stále tytéž problémy se symetrizací, které nakonec způsobí to, že vám tečou proudy po plášti napáječe. Ty proudy tečou samozřejmě do země, tedy do různých instalací domu. Při příjmu to působí recipročně a pro změnu vám tečou rušivé proudy do antény a přijímače. Ale napájení antény na konci (end fed) je také napájení mimo střed. Víme, že tam je vysoká impedance a transmatch, který nám bude realizovat přizpůsobení, musí být schopen pracovat při běžných výkonech s vysokými impedancemi. Pak, jak popsal Mirek, nám nepotečou proudy do různých instalací domu. Jenže co s tím, když takový vhodný tuner nemáme? Existuje jiné řešení a tím je anténa jednoduchý (single) Zeppelin. Je stará a známá také pár desítek let. Funguje to? Na jakém principu to funguje? A je to k něčemu dobré? Single Zeppelin je anténa, která vypadá takto: Zářič této antény má elektrickou délku, která odpovídá jedné polovině vlnové délky. Potom je na koncích vysoká impedance a anténu napájíme malým proudem. Napájíme ji symetrickým vedením, které má na základním kmitočtu (fundamental) délku rovnou čtvrtině vlnové délky. Zjistíme, že se takové vedení chová jako rezonanční obvod, který je na konci (u antény) otevřený a má tam vysokou impedanci, ze které lze zářič napájet. Průběhy proudů při napájení fundamental vypadají takto: Z obrázku vidíme, že symetrickým napáječem teče přibližně stejný proud v každém drátu (to teče jen, když jde o půlvlnnou anténu napájenou na konci nebo uprostřed, mimo střed je to jinak). Také vidíme, že proud teče i anténním vodičem a je největší uprostřed a nulový na koncích. To znamená, že tato anténa musí na kmitočtu, při kterém jsme vybudili tyto proudy, vysílat. A také to skutečně vysílá, stejně, jako půlvlnný dipól ve stejné výšce. A také vidíme, že to nepotřebuje žádné uzemnění. Jak je to s impedancemi? Jak to naladíme? Délka zářiče musí odpovídat polovině vlnové délky zákl. kmitočtu (fundamental). Takovou délku si pro použitý vodič, výšku a okolí antény můžeme namodelovat v NEC programu. Nebo ji jednoduše vypočteme jako polovinu vlnové délky a zkrátíme s ohledem na zkracovací součinitel použitého drátu. Já jsem měl drát dlouhý v jednom případě asi 41,5 m a ve druhém (pro SSB pokec na 3750 kHz) asi 39,4 metru. Když jsem použil k transformaci řebříček PCV-570-84, který byl dlouhý kolem 20 metrů a dostříhán na uvedeném kmitočtu tak, aby jX = 0, tak měla tato anténa reálnou složku impedance R=25 Ohmů. Tomu odpovídá SWR = 2. S tím bych ještě mohl na uvedeném kmitočtu vysílat, sice bych ztratil více než 10% výkonu vlivem odrazu a vyzářil to chladičem TRXu jako teplo. Také jsem to mohl jednoduše přizpůsobit. Kapacita C, kterou automat nastavil byla 957 pF a indukčnost 0.96 mikroHenry. Jenže já jsem ten tuner potřeboval jinde a uvedená anténa mi sloužila na přechodném QTH v Praze, kde jsem ji měl vysoko (35m) a na paneláku. Samozřejmě, že jsem mohl použít napájení uprostřed. Ale nechtěl jsem dráždit úředníky něčím, co viditelně viselo nad ulicí. Bylo tedy třeba transformovat jinak. Použil jsem žebřík s vysokou charakteristickou impedancí (cca 750 Ohmů, rozteč 300 mm!). Impedance se v místě napájení změnila na R = 42 Ohmů (na 3770 kHz jsem měl Z=42 -jX=0,2....) a tomu odpovídalo SWR50 = 1,2 (parádička). Jak to bylo na vyšších pásmech? Rozložení proudů vypadá přibližně takto: Na fundamental (3770 kHz) jsem tuner nepotřeboval a na vyšších násobcích jsem to přizpůsobil snadno jednoduchým L článkem, pořád stejně zapojeným, tj. z živého konce koaxu L, proti zemi C. Hodnoty R, jX a LC pro jednotlivá pásma jsou tady: Vysílalo to dobře na všech pásmech. Nepoužíval jsem to s žádným uzemněním. Netvrdím, že jsem do instalací domu nepouštěl žádné proudy. Ty byly stejné, jako kdybych použil dobrý tuner pro ladění LW na polovině vlny. Ale nebyly velké. Nemohu říci, že by mi v bytě vadila extrémně nějaká průmyslová rušení v daném QTH. Můj tuner byl malý, jednoduchý, bez přepínání (jenom jsem dal na 80m indukčnost na nulu a kondenzátor na minimum). Tuner nemusel zvládat až tak vysoké impedance. Ale musel jsem použít odpovídající, tj. opravdu mohutný žebříček..... Proč jsem o tom psal? Velice často se čtvrtvlnný rezonanční obvod, který byl v uvedeném případě realizován žebříčkem, nahrazuje paralelním rezonančním obvodem, který je menší. Takové antény jsou popsány na Internetu a myslím, že byla nedávno (2012) publikována i v českém jazyce v časopisu pro radioamatéry. Samozřejmě, že to také funguje. Všimněte si, že pokud je použitý paralelní rezonanční obvod, o kterém je známo, že má v rezonanci vysokou impedanci, je nutné použít ladicí kondenzátor, který odolává vysokému napětí. Všimněte si ještě jednoho detailu. Autoři takových antén nechávají na druhém konci rezonančního obvodu tzv. "protiváhu", "counterpoise return" apod. Pro úplnost uvedu schéma takové antény zde: Jak si vysvětlit princip této protiváhy? Jedno z možných vysvětlení je zde. Představme si, že náš půlvlnný dipól je napájen jako OFF CENTER DIPÓL, tedy mimo střed. A v místě napájení nemáme obyčejný balun, ale transformátor, navíc vyladěný na sekundárním vinutí do rezonance. Není důvod, aby to nefungovalo. Obdobné provedení se dříve používalo také na letadlech. Kapacitu proti zemi tvořil letoun a anténa byla natažená např. od nízkého stožárku za kabinou posádky až ke svislé ocasní ploše.... Pokud máme anténu nataženou mezi dvěma body na zemi, zpravidla nezamezíme tomu, aby po plášti koaxiálního kabelu, který dole uzemníme, netekl proud. Koaxiál se samozřejmě bude podílet na vyzařování antény. Anténa Single Zeppelin nemusí mít konfiguraci, kterou jsem uvedl na prvním obrázku. Zejména pro vyšší pásma je zajímavá také tako konfigurace: Pro spuštění z letadla nebo horkovzdušného balónu můžeme vyzkoušet tuto konfiguraci: Zejména tam, kde nemůžeme využít kapacity letadla proti zemi (např. na balónu) a kratičký koaxiál s TRXem a naším tělem není ideální, najde Zeppelinka uplatnění. Já jsem s nimi docílil lepších výsledků, než s půlvlnnými anténami napájenými rezonančními LC obvody nebo L články. Vyzkoušel jsem také portable verzi pro 20 metrů, která byla bez balunu. Zářič měl délku přibližně lambda/2. Žebříček byl typu PCV 570-84 a byl dlouhý přibližně 0.24 x lambda. Napájení bylo pomocí koaxiálního kabelu s vlnovým odporem 50 Ohmů a ze stejného koaxiálu byl také pahýl, který měl délku něco přes 0.1 x lambda. Schéma napájení půlvlnné antény: Ve schématu je zleva do prava: ZL je půlvlnný zářič (není uzemněný!!!), vodorovné vedení je žebříček, svislé vedení je pahýl o délce asi 0.1 či 0.11 lambda, Zin je vlnový odpor napáječe... Z řešení ve Smith diagramu a z geometrie přizpůsobovacích vedení jsem odhadoval, že impedance zářiře bude mít reálnou složku impedance přibližně 15 kiloohmů, což je možné. Taková impedance je rozhodně vyšší, než předpokládané 2 až 4 kiloohmy, kterých jsem docílil u LC článku a protiváhy (counterpoise) 0.05 lambda: Děkuji za pozornost, pokud jste dočetli až sem a zajímáte se o jednoduchou anténu pro místa, kde nemáte pevnou (hlavně vodivou) půdu pod nohama, ani slané moře pod lodí a dokonce nemůžete ani zrealizovat dipól napájený uprostřed ....
73's Věra & Míra, ok1ufc
© 2011 - Věra Šídlová a Míra Šídlo, ok1ufc, datum poslední úpravy: 19.3.2013