Lze vyrobit  širokopásmový LW?

Hamům, kteří mají za sebou celou řadu experimentů s jednoduchými drátovými anténami je známo, že ladění tenkých LW antén je poměrně ostré, ale v literatuře a na internetu se stále objevují články o zázračných anténách, které jsou také drátové a nádherně přizpůsobené. Právě o tom bylo moje dnešní měření u kamaráda.

Popis antény

Anténa byla vyrobená z izolovaného drátu. Měřením pomocí pásma jsem zjistil délku L = 40.9 m a laserovým měřičem vzdálenosti jsem zjistil výšku koncového izolátoru nepatrně přes 10 m.

Měření

Pro měření proudů jsem si připravil jednu sondu a jemné silonové lanko a navíjecí kolečko (bubínek). Anténu jsem celou (od izolátoru k izolátoru) přejel na 36 otáček kolečka. Rozhodl jsem se udělat 18 proudových měření ve dvou konfiguracích.

Konfigurace 1

Anténa byla připojena přes transformační člen vyrobený podle publikovaného návodu. V pásmu od 3 do 3.8 MHz byla anténa přizpůsobena a VSWR bylo menší než 2 !!! Nejlepší VSWR bylo pod pásmem, přibližně na kmitočtu 3360 kHz:

Konfigurace 2

Anténa byla připojena k napáječi přes LC pasivní článek, který tvořil velký roller (postříbřený pásek) a kondenzátor od OK1TN, jehož parazitní indukčnost byla stanovena přibližně hodnotou 0.0057 mikroHenry při maximální kapacitě kolem 130 pF. S tímto LC článkem byla anténa pro VSWR lepší než 2 přizpůsobena však jen v rozsahu kmitočtů od 3.26 do 3.45 MHz. Průběh VSWR vypadal tedy takto:

Měření proudů

Srovnáme-li si obě hodnoty měření VSWR, zjistíme, že u širokopásmového přizpůsobení je průběh krásně plochý, ale u LC článku je široký necelých 200 kHz pro VSWR lepší než 3. V každém případě by nám na pásmu 80 m vyhovovala širokopásmová anténa, pokud by její vyzařování bylo s klasickou LW anténou srovnatelné. Takovou skutečnost si snadno ověříme změřením anténních proudů. Měření bylo provedeno na kmitočtu 3.576 kHz:

Z 18 naměřených bodů každé čáry byly sestaveny dva diagramy. Modrá čára odpovídá přizpůsobovacímu LC článku a čára červená odpovídá přizpůsobení pomocí transformátoru vyrobeného podle návodu. Maximální hodnota proudů byla nalezena v 10 bodě měření proudů (zleva) a u červené čáry byl naměřen proud, jehož magnituda odpovídala přesně 30 procentům proudu ve stejném bodě, pokud byla anténa přizpůsobena pomocí LC článku.

Stanovení svorkové impedance antény

Při použití LC článku byla anténa vyladěna rollerem a otočným kondenzátorem. Obvodové prvky byly opatrně odpojeny spínači a byly změřeny jejich hodnoty. Roller měl indukčnost asi 30.9 mikro H a kondenzátor měl kapacitu 73 pF a byl vytočen přibližně do poloviny své maximální kapacity. Z odměřených hodnot byla výpočtem stanovena impedance antény pomocí Smithova diagramu. Vyšla mi kolem Z = 8500 -j500.

Jenže takto stanovená hodnota příliš neodpovídala převodovému poměru širokopásmového transformátoru s jednou kompenzační kapacitou ani náhodou. Začal jsem tedy připojovat k L článku paralelní bezindukční odpory R. Po připojení hodnoty kolem 1 kOhmu jsem docílil téměř stejného průběhu VSWR, který odpovídal průběhu z měření se širokopásmovým transformátorem. Víme, že v takovém případě však teče zářičem antény jen 30% proud. Pomocí SW pro modelování však můžeme stanovit vyzařování obou konfigurací stejné antény.

Vyzařování

Anténa byla instalována jako sloper (šikmý drát), bohužel, horním koncem jen do výšky 10 metrů, tedy nizoučkou. Při nejlepší vůli by měla zisk kolem 2 dBi a zářila by kolmo vzhůru, což by se hodilo pro místní spojení, pokud bychom trochu "přiložili". Širokopásmovému připojení však odpovídá vyzařování o celých 10 dB horší. Výsledku, kterého docílíme u antény s LC článkem s 50 Watty na svorkách, docílíme u širokopásmové antény s půlkilowattem výkonu.

Neuvedu tu dnes konkrétní odkazy, ty si může kdokoliv najít na mém webu. Upozorním však na témata, která se týkají ztrát v koncových izolátorech, ztrát v LC článcích a ztrát dielektrických. Tyto ztráty jsou u antén, které mají cokoliv společného s izolací bodů, ve kterých jsou kmitny napětí, podstatné. Hned za nimi jsou ztráty, které souvisejí se společnými proudy u antén napájených na konci nebo u antén, které mají být symetrické vůči zemi.

Závěr

Buďme ve střehu a nevěřme na zázraky, pokud máme tenkou rezonanční anténu a jeví se nám jako širokopásmová. Umělá zátěž bývá zpravidla také širokopásmová :-). Na internetu je popsáno několik širokopásmových LW antén. Některé jsou vyráběné profesionálními výrobci. Jednu z nich jsem také před časem měřil (BB6). V laminátovém futrálu byl HF transformátor a mohutné paralelní odpory. Proč ne? Výrobce má výborný marketing a na trh dodává výrobky s krásným dílenským zpracováním. Jenže minimálně 10 dB rozdílu na zisku nepoznáme jen anténním analyzátorem.....

Poznámka

Širokopásmovější přizpůsobení LW antény lze samozřejmě pomocí LC čtyřpólů realizovat. Bohužel to nejsou až tak jednoduché obvody, jako je prostý L článek typu horní propust a rozhodně to není bezeztrátové řešení. O tom někdy příště. Co však lze realizovat, to jsou antény s rozumným řešením přepínatelných LC obvodů v bodě napájení.