Kuriozita s anténou LW

.........................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Asi před půl rokem jsem zde psal článek o anténách napájených na konci. Typickým příkladem jsou antény end fed LW a Single Zeppelin. Někdy se jejich použití nevyhneme, protože nejsme schopni zkonstruovat pro danou lokalitu anténu napájenou jinak. Můžeme mít i jiné důvody. Už jsem konstruoval vertikální Moxonku napájenou na konci. Nebo neznáme jiné řešení, přestože existuje. Jako příklad uvedu anténu bobtail-curtain a upozorním na jednoduchou anténu pracující na stejném principu a vyzařující jako Double Zeppelin v provedení INV- V, článek je zde. Nebo prostě máme jiné důvody.

O co šlo?

Kamarád mě poprosil, zda bych se nepodíval na jeho end-fed typu LW, kterou měl v malé výšce a napájel jí tunerem (L-článek), který si vyrobil. Anténa byla půlvlnná a naladěná na pásmo 40 metrů. Dopálila ho poté, co si na zahradě před domem vyzkoušel stupidního rybáka bez radiálů, zavrtaného do země. Vertikál byl tichý, bez radiálů dost tupý. LW byla hlučná. Co ho zaráželo, byla skutečnost, že anténa byla hlučná, i když maličké rádio (FT-817) bylo napájené jen z akumulátoru a na stole nic kromě rádia, tuneru a propojovacího kabelu neleželo.

Jak jsme postupovali?

Odpojili jsme anténu od tuneru, přidělali k volnému konci žebříček, který jsem si pro tento účel přivezl, pustili ho dolů a tam jsme dali na stoleček můj tuner, baterku a rádio. Hluk byl sice jiný, ale nezmizel. To už jsem začínal mít podezření na to, že vysíláme ještě na bůhvíco jiného, kromě té půlvlnové LW. Hledali jsme a našli, hi ...

Co považuji za hlavní mýtus u půlvlnných LW a end-fed antén?

Půlvlnné antény mají na konci vysokou impedanci. Mezi hamy je rozšířen mýtus, že když napájím na vysoké impedanci, tak že tam netečou vodiči velké proudy a tedy ty velké proudy "neproháním" vodiči, které budou vyzařovat elektromagnetické pole. Jenže nesmíme zapomínat na princip napájení takové antény. Dokazuji to na oblíbené Single-Zeppelince. Když jí napájím na druhém konci žebříčku, kde je nízká impedance a teče tam velký proud, tak je ta anténa izolovaná od země a do uzemnění vám proud nepoteče a ani ho tam nemusíte mít. Druhý konec žebříčku má jeden drát připojený do půlvlnného zářiče. Druhý drát není připojen nikam. Proti zemi se však uzavírá na vysoké impedanci, a to díky kapacitě toho druhého drátu obvod. A tudy do zemně teče maličký proud. O způsobu buzení antén jsem napsal již kdysi článek zde. Takže když byla anténa hlučná, přestože byla buzená pomocí čtvrtvlnného vedení, musela být buzená ještě nějakým dalším vodičem, na jehož konci byla kmitna napětí. Přes nepatrnou kapacitní vazbu. A taková věc musela rezonovat a pravděpodobně být také nelineární (asi polovodivé přechody ve switchi), když to vyrábělo elektromagnetický smog.

Co jsme našli?

V místnosti zděné budovy byly zásuvky rozvodů nízkého napětí, zásuvka TV rozvodu a datová zásuvka s konektorem RJ 45. TV rozvod, stejně tak, jako ochranný a nulový pracovní vodič nn rozvodu nejevil příznaky rezonance. To už se nedalo říci o UTP rozvodu. Ten nebyl používaný, ale vedl do switche Zyxel ES-108A, který nebyl nikde zapojen k napájení. Na WAN portu byl připojen kabel z FTP rozvodu, který vedl kamsi do pryč.

Jak se to chovalo z hlediska vyzařování?

FTP kabel nebyl nikde připojený a elektricky měl délku asi třech a půl vlnových délek. Pak tam byl switch Zyxel, do kterého vedl další kus datového kabelu. V hamovně byl krásný souběh s end fed koncem napájené antény. Takže i když tam netekly žádné velké proudy, tak ty proudy už tekly skrz konektory switche a ještě párkrát v kmitnách proudů na FTP kabelu. Ale ani to není podstatné. Podstatné je to, že LW end fed anténa nevyzařovala sama, vyzařovaly a byla dobře buzené i ty datové rozvody. Simulace v MMANA je na výše uvedeném obrázku.

Proč však nefungoval Single Zeppelin? Jednoduše proto, že volný konec žebříčku vybudil datový rozvod úplně stejně!

Opatření?

Opatření bylo v tomto případě jednoduché. Odpojili jsme datový kabel od switche. Co se změnilo? Kus UTP ke switchi neměl žádnou rezonanční délku. Do datového kabelu za switchem se již malou kapacitou nic nebudilo. Anténa ztichla a nějak začala fungovat.

Má tato nepříjemná záležitost nějaké hezčí, systémové řešení?

Systémové řešení má. A sice:
a) nemáme-li důvod, netaháme si do hamovny ani plášťové proudy po koaxiálním napáječi, tak ani žádné kmitny napětí na vysokých impedancích. Jedno z řešení, které využívá principu transformace čtvrtvlnným vedením, jsem uvedl u antén single zeppelin a zde. Stojatá vlna je na půlvlnovém zářiči antény a na symetrickém napáječi. Tato soustava se nám postará o ty potřebné kapacitní vazby proti zemi, a to mimo hamovnu. Velice často je na konci žebříčku nízká impedance, kterou lze transformovat a mnohem menší nepřizpůsobení. V praxi do tohoto bodu dáváme tuner a do hamovny si táhneme jen napáječ s postupnou vlnou. Stojaté vlnění a kmitny napětí jsme nechali mimo hamovnu.

Jak to vysílalo?

Normálně. Na PSK Reportéru byste možná ani rozdíly nezjistili. Modelované diagramy vypadají takto:

V jednom směru je maximálně 10 dB minimum. Sice poznáte, že z toho směru vám nejdou DX spojení, ale pokud nemáte s čím srovnávat nebo nemáte zkušenosti s anténami, které vyzařují na nízkých úhlech, tak se vsadím, že to nepoznáte do doby, než si zrealizujete jinou anténu.

Poznámka

Jde o kuriozitu. U antén, které napájíte na nižší impedanci a proti zemi uzavíráte obvod vodiči, které jsou vázané těsnou vazbou s jakýmkoliv domovním rozvodem, je mnohem vyšší pravděpodobnost, že si touto vazbou zatáhnete do antény průmyslové rušení. Přesto jsem tuto kuriozitu uvedl, protože jsem na vlastní oči viděl, že si lze rušení navázat také v kmitně napětí anténního zářiče (na vysoké impedanci) nepatrnou kapacitní vazbou z rezonujícího vodiče. Moje rada - když to jde, stojaté vlnění do hamovny netahat. Zdá se vám to hloupé či banální? Hertzovy antény přeci vyzařují právě kvůli tomu, že rezonují (v rezonanci vyzařují nejvíce) a aby rezonovaly, musí na nich bý stojaté vlnění. Ale proč to tahat do hamovny, jde-li to vyřešit jinak?