Při příjmu JT65 jsem na pásmu 23 cm totálně pohořel s anténou F9FT. Nejhorší na tom bylo, že se mi provedení antény po vybalení a montáži vůbec nelíbilo. Anténa byla však v pořádku. Až na to, že jsem na ni slyšel jen maják, také můj generátorek, nikoliv však signály EME. Takže došlo na úpravu zářiče. Domníval jsem se, že za vše může koaxiál RG-213, který je s dipólem zalitý v plastu.

O to větší bylo překvapení, když jsem silné EME stanice dokázal dekódovat s malou LHCP šroubovicovou anténou (foto vlevo) a s její dvakrát tak dlouhou sestřičkou (roura je výměnná, není na fotografii).

Protože fyzika platí, bylo mi jasné, že příčinou uvedeného jevu není pravděpodobně zisk antén (obě mají mizerný), ale jejich vyzařování.

Mimochodem, perfektní malou stanici na 23 cm má Matěj, ok1teh. Matěj se může pochlubit obrovskými zkušenostmi v provozu EME i v používání tzv. Small station EME. Viz: http://ok1teh.nagano.cz/

Teď se vracím s úvahami do pásma 70 cm s cílem v článku je shrnout a popsat v diagramech vyzařování pro různá sestavení a nastavení dvou antén.

Prázdninové experimenty jsem dělal s 15 prvkovou upravenou anténou Diamond a s anténou YU7EF (EF7011N6) upravenou podle DJ3JJ. Každá anténa má svoje specifika. Modifikací antény Diamond se však ještě budu zabývat. Pro dnešní úvahy jsem si tedy vybral anténu EF7011N6. Všechny antény i jejich konfigurace jsou montovány do výšky h = 8.5 metru. To je dáno konfigurací mého QTH.

Vyzařování jediné antény - horizontální montáž s nulovou elevací:

V každém případě jde o hezky optimalizovanou anténu, která má výborně potlačené sidelobes i paprsky vyzařující dozadu (backlobes). Anténa má však také extrémní minima ve vertikálním diagramu. Jak už vám tady budu prostě tvrdit, já jsem průměrný ham a smolař, který rád dekóduje slabé signály. Proto jako smolař musím předpokládat, že se vlna zrovna šíří směrem do toho nepříjemného minima, já ji přijímám (tedy spíš nepřijímám) s potlačením o více než 30 dB.

Vyzařování jediné antény - vertikální montáž s nulovou elevací:

Při vertikální polarizaci jsou však minima mnohem menší. Sidelobes a backlobes tvoří mnohem větší vějíř. Pravděpodobně na úkor energie vyzářené hlavním paprskem.

Vyzařování v obou rovinách a v obou polarizacích se velice hezky doplňuje a velice hezky vykrývá ta nepříjemná minima.

Stack - dvojice antén uspořádaných vedle sebe, horizontální polarizace, horizontální rovina:

Dvojice má úctyhodný zisk, úctyhodná minima v diagramu a velké sidelobes.

Jak je na tom dvojice se zvednutím do elevace?

Se zvyšující se elevací mizí minima v diagramu. Takto nastavená dvojice vyzařuje maximálně na úhlu, který je cca o 4°větší, než je rovina antén (30°). Doporučuji, abyste si vyzkoušeli nastavení antén s malým úhlem elevace. A pozorně sledujte, co se děje s vyzařováním na malých úhlech (vhodných pro DX). (Také poznámka č. 6 na konci článku.)

Co nám vyvede nepřesnost ve fázování (jak jsou délky koaxiálů kritické):

Antény napájené v protifázi budou vyzařovat ve dvou směrech:

Pokud zapomeneme přepnout u dvojice antén vedení z kruhové polarizace, bude anténa šilhat a druhý sidelobes bude potlačen jen něco přes 3 dB. Uvědomme si, že fázový posun 90° nám udělají absolutně stejné koaxiální kabely o délce, která se liší jen o 13.8 cm.

I diference délky napáječů v několika centimetrech je zajímavá.

Kruhová polarizace
Kruhová polarizace nám může pomoci vyřešit spoustu věcí. Jsou velké stanice, které vysílají s kruhovou polarizací. Vysílá se s pravotočivou polarizací (RHCP). Při odrazu dojde ke změně polarizace (na LHCP) a při lineárně polarizované vlně se polarizační rovina často stáčí. Při návrhu však nesmíme zapomenout na to, že anténa musí pracovat s oběma polarizacemi a navíc nesmíme mít mezi anténou a LNA příliš mnoho koaxiálu. K tomuto tématu se ještě vrátím v praktickém popisu staničky. Zde to zdůrazňuji proto, že kvůli přepínání polarizací se mi nehodilo, aby byla jedna z antén předsazena. Fázování je tedy provedeno jen rozdílnou délkou napáječů.

Na následujícím obrázku jsou samostatně ukázána vyzařování ve V (červená) a H (modrá) rovině. Obrázek je uveden pro ilustraci, aby bylo vidět, že minimum je vykryto i o víc než 20 dB.

Vyzařování dvojice antén zapojených pro kruhovou polarizaci při různě nastavené elevaci

Při vyšších nastavených elevacích už paprsek není rozsekaný do mnoha laloků s nepříjemnými minimy. NEC programy už nám také ukazují maximum vyzařování tam, kam směřuje podélná osa antén. Při snižování úhlu (další obrázky) začíná být dole lalok rozsekaný, maxima vyzařování nám NEC ukazuje směrem k horizontu. Jev je vidět ještě víc při dalším snižování elevačního úhlu.

Závěry

Cílem článku rozhodně nebyla úvaha o potřebném minimálním zisku malých antén pro spojení EME. To, jak jsem uvedl, bylo stanicí MX0CNS na pásmu 432 MHz realizováno jen 3 prvkovou anténou. Cílem není ani polemika o tom, zda pro rekreační provoz EME budu potřebovat anténu dlouhou 6m nebo 2m. Dokážu několik silných stanic spolehlivě přijímat na jedinou anténu dlouhou kolem 2 metrů (3wl). Šlo mi však o to, abych si uvědomil, čím také mohou minima při příjmu slabých EME signálů způsobena. A to je z vyzařovacích diagramů vidět.

Poznámky

1. Pokud si chcete sami ověřit, jak se dá modelovat fázování antén v programu mmana (v EZNEC se to dá dělat stejně) a modelování soustav antén, dávám zde ke stažení tři soubory - anténa_EF7011N6, dvojice_EF7011N6, dvojice_EF7011N6_kruhova_polarizace. S modely si můžete vyzkoušet vyzařování v různých polarizačních rovinách, v různých elevačních úhlech a také vyzařování v kruhové polarizaci. Kruhová polarizace je speciální typ eliptické polarizece. Programy vám ve výsledcích uvedou vždy tu složku, která převažuje. Upozornil jsem také na velice odlišné diagramy vyzařování naprosto stejné antény při horizontální a vertikální polarizaci. To tak prostě je. V modelu jsem ponechal fázový posun přesně, ale amplitudu zdrojů jsem upravil tak, aby v obou rovinách bylo přibližně stejně velké maximum.

2. Pokud budete experimentovat s dvojicemi antén, uvědomte si jednak skutečnost, jak maličká rozdílnost napáječe dělá obrovský posun ve fázovém úhlu. Z toho jsem měl největší strach. Je tu však ještě další nepříjemná záležitost. Tou jsou pláštové proudy (Common Mode Currents). O tom jsem psal u krátkovlnných témat. U antén pro 70 cm a pro 23 cm vám problematika CMC může spolehlivě znemožnit správné fázování antén. Než se mi začalo dařit toto řešit, mohu prozradit, že jsem měl vyrobené pro všechny yaginy také čtvrtvlnné rukávy na potlačení CMC. V tomto měla šroubovice výhodu. Není z principu vůči zemi symetrická :-) ...

3. Pokud budete pátrat po EME signálech na pásmu, vyberte si např. ARRL contest, kdy tam dávají silné stanice výzvu JT-65B po celou dlouhou dobu. Vyberte si také dobu, kdy je vyšší elevační úhel měsíce. Tam se vám minima v diagramu až tak neuplatní a můžete signál slyšet mnoho po sobě jdoucích relací. Než jsem si právě tuhle skutečnost uvědomil (při jedné anténě směrované k horizontu), dařilo se mi dekódovat jednu relaci a v druhé nebo další relaci signál ztratit. Tušil jsem, že to nemůže být ziskem antén, ani podmínkami. Proto se domnívám, že za to mohl jen a jen vyzařovací diagram mé antény (příklad z pásma 23 cm), směrování a použitá polarizace. Anténa F9FT nebyla vadná, a ani malá šroubovice nebyla geniální. Přesto jedna z antén fungovala (veliké překvapení) a s druhou jsem signály nenašel.

4. Potřebné minimální elevační úhly. Pro DX EME komunikaci je vyzařování směrem k horizontu třeba. Pro případ, kdy je max. elevace měsíce asi 30° (třeba dneska), se dá za určitých podmínek komunikovat dost daleko - viz dva obrázky pokrytých oblastí, na prvním měsíček právě vychází a na druhém zapadá. Zkušení hamové doporučují pracovat s výbavou tropo právě při východu a západu slunce. Tedy v době, kdy se vám měsíček dostane do hlavního paprsku antény. DX signály mohou být velice silné. Vyzkoušel jsem. Bohužel mi signály také rychle mizely do nepříjemného minima v diagramu antény a tak jsem je dekódoval jen krátkou dobu. Při vyšších úhlech - viz předchozí poznámka, se mi dařilo déle.