1. Vhodnou výškou instalace zvolíme potřebný vyzařovací diagram.
2. Dipól budeme napájet proudem na impedanci blízké charakteristické impedanci koaxiálního kabelu.
3. Maximální napětí (napěťové kmitny) budou na koncích dipólu. Úniku energie tedy snadno zabráníme, pokud použijeme kvalitní izolátory s dlouhým povrchem a dostatečnou vzdáleností od jiných vodičů.
4. Pokud dipól zkonstrujeme vůči zemi jako symetrický, není důvod, aby nám tekly v napáječi rozdílové proudy. Anténní systém může být vůči zemi dokonale izolovaný.

Základní nevýhodou však může být, že v podmínkách radioamatéra není rozumný centrální systém napájení realizovatelný. A problémy jsou na světě. Musíme vyřešit na konci napájenou půlvlnnou anténu. Není to vždy až tak jednoduché, existuje celé množství zaručeně dobrých a v současnosti publikovaných návodů a přesto takové antény dělají vrásky na čele.

Dobrý systém napájení END FED se vyznačuje dvěma základními příznaky:

1. Rezonanční kmitočet zářiče se po připojení napáječe příliš nerozladí.
2. Plášťové proudy v napáječi (modrá svislá čára ve schématu vedle) jsou maximálně potlačeny.
3. Do staniční země (červená svislá čára ve schématu) tečou nepatrné proudy.

Pozn.:

a) Půlvlnné antény jsou extrémně citlivé na kapacitní zátěž na koncích dipólu. Všimněte si, jak anténu rozladí přítomnost člověka v blízkosti konce zářiče, přítomnost měřicího GDO, přiblížení ruky k měřícím přístrojům.

b) Vyzkoušejte si, o jaký kus musíte zkrátit zářič, v okamžiku, kdy připojíte transformační obvody a napáječ antény.

1. Rezonanční kmitočet zářiče se po připojení napáječe významně sníží.

2. Plášťové proudy v napáječi jsou vysoké. Nejsou dostatečně potlačeny. Napáječ, staniční zem a napájecí obvody transceiveru (jsou typu PELV, tedy spojené s ochranným vodičem rozvodné sítě) se stávají součástí vyzařování systému. Anténa často přijímá poměrně značnou úroveň hluku.

Pokud napájíme půlvlnnou anténu na konci, musíme vyřešit transformaci vysoké hodnoty impedance na impedanci blízkou hodnotě char. impedance napáječe (koax. kabel, výstup z TRX). Vhodným řešením je použití napájecího žebříčku (systém Single Zeppelin). Druhé rameno žebříčku má dostatečnou kapacitu proti zemi a postará se nám o přenos HF energie. Problematickým systémem je transformace pomocí čtyřpólů (nepříliš rozměrné LC články, paralelní rezonanční obvod s vazebním vinutím). Problém spočívá v tom, že takovému transformačnímu obvodu vhodně vyřešíme protiváhu a nebo si jí obvod vyřeší sám. Z pláště koaxiálního kabelu, staniční země, z napájecích obvodů. A rázem řešíme problém společných zemních proudů.

Velice častým mýtem je, že u půlvnné antény napájené na konci netečou žádné proudy. To platí maximálně na druhém konci, pokud použijeme ideální izolátor. Na napájeném konci to však vypadá s proudy tak, jako na třetím (předchozím) obrázku.

Poznámka: Uvědomme si dvě věci. Anténní zářič pracuje se stojatou vlnou. U END FED (na konci napájené) antény vždy pracuje se stojatou vlnou také plášť napáječe a celý zemní systém, vč. napájecích obvodů. A naměříme na něm minima a maxima proudů a napětí. Chceme-li mít dobrou anténu, musíme proudy tekoucí do zemního systému v maximální míře omezit.

Na konci napájený DIPÓL EFCFD

Dále popisované řešení odpovídá tomuto schématu:

Skutečně se jedná o dipól, jehož zářič je (s ohledem na princip) napájen ve středu. Z hlediska konstrukce se jedná o anténu napájenou na konci (END FED). Proto ten krkolomný název End Fed Center Fed Dipole (EFCFD). Tím, že se jedná o dipól, který je napájený ve středu, odpadá nám starost s transformací impedancí. Impedance v místě napájení je nízká a je blízká nominální výstupní impedanci TRXu.

Důležitá poznámka

Na webu jsem zjistil, že se pro antény, které pracují na uvedeném principu používá označení "Resonant Feedline Dipole". Odkaz na stránky s tématikou uvádím zde: http://www.dxzone.com/catalog/Antennas/Resonant_Feedline_Dipole/ a dovoluji si upozornit, že na uvedených stránkách jsou popsány zdařilé i naprosto propadající způsoby izolace části napáječe označované jako "Resonant Feedline". Vlastnosti tzv. "line insulatoru, line izolátoru" považuji za naprosto klíčové pro úspěšnou realizaci této antény. O tom, jak se změní proudy v dipólu, pokud je izolace nedostatečná jsem psal také zde: http://www.sidlo.com/ok1ufc/dipol_izolatory.htm, a na stránce je také další odkaz na jedno z předchozích měření na anténách.

Během zkoušek antén jsem zjistil dva důležité aspekty, kvůli kterým tyto antény skutečně nefungují:

1. Použití koaxiálu z tenkého koaxiálu (např. RG174). Pravděpodobně více příčin (vysoký útlum a impedanční skoky) způsobily, že antény nešly na nízkých kmitočtech (dlouhý koax) vůbec naladit a kratší antény měly tak mizerný zisk, že jsem tuto lehkou konstrukci rychle opustil.
2. Použití nevhodného line izolátoru. Malá izolační schopnost rychle vede ke ztrátě zisku.

Příklad průběhu VSWR na svorkách EFCFD ( nebo RFD)

Hodnota svorkové impedance je závislá na výšce montáže dipólu. Příklad z měření antény typu "sloper" pro pásmo 20m uvádím zde:

Konstrukci měřené antény popisuji níže. Nejlepší změřený poměr stojatých vln (VSWR) byl cca VSWR = 1.26, tomu odpovídala Z=47 Ohmů. Průběh VSWR byl plochý a odpovídal použitým vodičům zářiče. Jedno rameno tvořil plášť koaxiálního kabelu typu RG-58, druhé tvořil jednožilový izolovaný vodič. Délka zářiče byla v bodě nejlepšího VSWR cca 0.42 x lambda.

Opatření, která zamezovala plášťovým proudům, aby tekly do staniční země a do napájecích obvodů.

1. Na konci ramene dipólu LZ1 (které slouží také k napájení antény ve středu) je zabráněno plášťovým proudům pomocí speciálního selektivního trapu, který je označen jako Line Izolátor 1. Jeho fotografie je uvedena zde. Line Izolátor se vyznačuje tím, že na pracovním kmitočtu vytváří na plášti kabelu vysokou impedanci, která brání proudům, aby tekly do další části pláště koaxiálního napáječe. Line Izolátor však umožňuje, aby jeho vedením procházela HF energie pro napájení středu antény beze ztrát (VSWR do 1.2 v širokém rozsahu kmitočtů).

2. V napájecím koaxiálním vedení je dodatečně zařazen ještě širokopásmový Line Izolátor 2. Jedná se o běžný proudový balun Kellermannovy konstrukce, která se vyznačuje vysokou indukčností na plášti kabelu, velkou širokopásmovostí (do mnoha desítek MHz). Délku napáječe 1 (ve schématu modré značení) lze s ohledem na pracovní kmitočet antény vhodně navrhnout a docílit s oběma Line Izolátory úžasného potlačení plášťových proudů. V popisovaném případě antény však tak precizní řešení nemělo smysl a plášťové proudy byly dostatečně potlačeny již s prvním Line Izolátorem 1 (červený).

Poznámka:

a) Line Izolátor 1 pro jednotlivá pásma a Line Izolátor 2 budou zařazeny v průběhu jara 2016 do výrobního programu (stránky e-shop na tomto webu). V případě většího zájmu budou vyráběny rovněž antény pro vybraná pásma.

b) Stránka o line izolátorech je zde.

1. Centrální napájení dipólu.

2. Line Izolátor 1. Jde o izolátor rezonančního typu, selektivní, určený vždy pro jedno amatérské HF pásmo.

3. Line izolátor 2. Jde o širokopásmový proudový a impedanci netransformující balun s vysokou indukčností mezi oběma konektory SO-239.

Do velkého vajíčkového izolátoru je provlečeno první rameno dipólu (vyrobené z RG-58), které napájí druhé rameno z jednožilového vodiče. Koaxiální kabel je zajištěn pomocí duplexní lanové svorky č. 5.

Druhým okem izolátoru je provlečeno druhé rameno dipólu a zajištěno duplexní svorkou číslo 2.

Vnitřní vodič koaxiálu je propojen s jednožilovým vodičem druhého ramene. Plášť koaxiálu není v tomto bodě s ničím propojen. Spojení vodičů je chráněnou smršťovací trubičkou.

Ve další podobě je spoj centrálního izolátoru ještě fixován stahovacím páskem:

U sériově vyrobených antén pro prodej byl střed dipólu vyroben jako lisovaná kovová spojka. Zářič antény byl vždy vyroben celý z koaxiálního kabelu:

Není to nejlepší řešení (pracný kvůli převlékání trubiček po celé délce ramene dipólu) pro dlouhé antény. Jednoduchý a dobrý způsob (duplexní svorka) provedení centrálního bodu je uveden v dalším textu u popisu výroby prototypů.

Jednožilový vodič ramene dipólu je zafixován duplexní svorkou velikosti 2. Délkou tohoto konce se nastavuje rezonanční kmitočet antény (provádí se ladění zářiče). Malé nesymetrie anténě nevadí.

Koaxiální kabel ramena dipólu je fixován duplexní svorkou velikosti 3 (vpravo dole). Koax je zakončen konektorem PL-259, který se připojuje do SO-239 na Line Izolátoru 2. Tento konec koaxiálu nesmí být nikde uzemněn, neměl by být veden těsně kolem kovových částí konstrukce. Je na něm maximální napětí antény.

Anténa při přepravě

Anténu lze při přepravě srulovat do maličkých rozměrů:
 

Přestože bylo větrno, tak jsem anténku zkoušel v praktickém provozu (SSB, pásmo 14 MHz). Zkoušená sestava byla upravena z výše popsané antény, která byla vystrojená pouze jediným širokopásmovým line izolátorem s vysokou impedancí. Line izolátor byl přichycen provizorně ke kotevnímu lanku pomocí stahovacích pásků.

Co se zkoušelo?

1. Zda se změní průběh VSWR, pokud bude analyzátor připojen pomocí krátkého (20 cm) napáječe a dlouhého (cca 8 m) napáječe. Výsledek: Průběh VSWR byl v obou případech stejný. Anténa se tedy významně nerozladila, line izolátor ji účinně oddělil od napájecího koaxiálů a je předpoklad, že napáječ vysílat nebude.

2. Zkoušel jsem, zda s jednou geometrií (naladěná délka zářiče) budu moci pracovat, když bude jeden konec šikmého dipólu těsně u země nebo ve výšce kolem 2 metrů. Výsledek: Anténa se významně nerozladila, bylo ji možné používat v obou instalacích.

3. Zda se mi podařilo zkonstruovat line izolátor, který bude vyhovující na více pásmech? Ano, line izolátor, který je na fotografii nahoře a také vpravo, spolehlivě funguje s anténami od 7 MHz do 30 MHz.

4. Zda bude anténa použitelná na více pásmech, pokud bude do rezonance laděna pouze délkou té poloviny zářiče, která je vyrobená z drátu? Ano, anténu jsem rozstříhal, ustřižením (asi 1.5 m) jsem ji přeladil na pásmo 17 metrů, prodloužením na 30m. Další stříhání či prodlužování nemělo smysl, impedance nesymetricky napájených antén již lezla nahoru a VSWR by bylo VSWR = 2 a více. Na třech sousedních pásmech jsem šikmý dipól byl schopen naladit na VSWR lepší než 1.5

5. Praktický provoz na SSB. V sestavě IC-706 MK2 bez tuneru, s výkonem 100 Wattů, s uzemněnou i neuzemněnou stanicí, s napáječem antény vedeným podél mikrofonu (hi....) i volně položeným. Napáječ byl několik metrů dlouhý koaxiál RG-58 z mé "portable" sady přístrojů. ... Výsledek: Nezjistil jsem žádné plášťové proudy ani jejich příznaky. HF energie se nešířila ani do PELV zdroje (Alinco), ani do mikrofonu :-), ani do uzemnění spojeného s radiály vertikálního systému. I když byla anténa nízko, chovala se jako dipól v konkrétní výšce. Nikde jsem nepozoroval vyšší ztráty, příjem extrémního rušení, slyšel jsem silné (až 59+40 dB) i slabé stanice, které zanikaly v šumu.
 

Na fotografii je soustava TRXu v provozu, tj. vč. zdroje a mikrofonu, která  je uzemněná jen pomocí ochranného vodiče sítě nn (PELV). Použitá na konci napájená půlvlnná anténa je realizovaná jako anténa neuzemněná, případně od země oddělená pomocí tzv. line izolátoru.