Všeobecně

Popsaný vertikál jsem si vyrobil pro sebe. Víceméně ze zvědavosti, zda lze s malou balkónovou anténou v prvním patře dělat DXy. Anténka mě však velice mile překvapila, proto zde uvádím všechny důležité principy, které souvisí s její funkcí a také několik základních rozměrů a obrázky důležitých konstrukčních součástí. V případě zájmu o uvedenou konstrukci doporučuji k přečtení také tento základní článek o vertikálech.

Popis antény

1. Jde o anténu typu vertikální asymetricky napájený zkrácený dipól.
2. Anténa je určena pro montáž na balkóně, konkrétně byla vyvíjena pro použití na terasách patrových rodinných domku, tj. je určena k montáži ve výškách od 3 do 6m.
3. Dipól se skládá z horního dílu zářiče, který je pro jednotlivá pásma výměnný a ze spodního dílu zářiče, který je pro všechna pásma společný.
4. Napájení antény je provedeno ve spodním dílu koaxiálním kabelem o charakteristické impedanci 50 Ohmů. Balun pro potlačení plášťových proudů byl vyroben ze 6 závitů koaxiálního kabelu nedaleko místa napájení.
5. Spodní díl zářiče se skládá z vertikální části (v mém případě použita AL trubka o průměru 45 mm, L = cca 1500) a z horizontálních zářičů (3 ks AL trubka o průměru 20 mm, L = 2000).
6. spodní díl zářiče je namontován pomocí distančních izolátorů k zábradlí balkónu tak, že dva vodorovné radiály jdou podél balkónového zábradlí a třetí radiál trčí do zahrady. Ve skutečnosti nejde o radiály, tak, jak je známe od čtvrtvlnných vertikálů, ale o kapacitní zátěž spodního dílu zářiče.
Přestože jsou tyto vodorovné díly jen tři, navíc nejsou symetricky rozložené a ani nejsou po obvodě pospojované, lze s takto koncipovanou zátěží docílit hezkého vyzařovacího diagramu ve vodorovné rovině a také lze docílit relativně dobrého přizpůsobení na všech pásmech s jednou polohou napájení. To bylo důležité, chtěl jsem anténu přepínat pouhým zasunutím horní části zářiče, bez jakékoliv další činnosti. Jde o jistý kompromis, pro vysílání na jiném pásmu je sice nutné vyběhnout na balkon, vytáhnout zapojený zářič a zasunout jiný zářič pro příslušné pásmo.

Schéma antény

Vlevo jsou popsané všechny důležité díly antény. Vpravo je fotografie centrálního izolátoru a pod ním fotografie distančního izolátoru pro mechanickou montáž svislého spodního dílu zářiče.

Vlastnosti antény

Charakteristická impedance napáječe: 50 Ohmů
Určení antény: digitální DX provoz v pásmech 40, 30, 20, 17, 15, 12, 10 metrů, vyzařování viz diagramy
Přizpůsobení na pracovních kmitočtech: VSWR má hodnotu menší než 1.5
Šířka pásma: nejmenší je kolem kmitočtu 7.076 MHz; v pásmu 40 metrů je šířka pásma jen 50 kHz
Výkon je omezen pouze provedením izolátorů a použitého koaxiálu. S kabelem H155 lze použít do výkonu 1000W na pracovních kmitočtech.
Přepínání pásem: výměnou horních dílů zářiče.
Maximální délka antény je asi 7.2 metru (včetně spodního dílu zářiče), a to na pásmech 20, 30 a 40 metrů.

Konstrukční provedení antény

Spodní díl zářiče je vyroben z Al trubky o průměru 45 mm a délky 1500 mm. Ve spodní části jsou navařena Al pouzdra, do kterých se zasouvají 3 vodorovné trubky o průměru 20 mm (zajištěné jedním nerez zářez. šroubkem). V horní části je centrální izolátor - viz obrázek. V centrálním izolátoru je zalisována trubka, do které se zasouvají zářiče o průměru 26 mm pro jednotlivá pásma.

Zářiče pro jednotlivá pásma jsou hliníkové, teleskopické, výměnné. Poslední díl lze zasouvat do předchozího. Tím lze nastavit rezonanci (tj. jX = 0) na požadovaný kmitočet v každém pásmu.

Spodní díl zářiče je přišroubován izolovaně k balkónu (nebo ke konstrukci výložníku) pomocí distančních izolátorů (2 ks).
Koaxiální kabel je připojen pláštěm na spodní díl zářiče a středním vodičem na horní díl zářiče.

Orientační výšky antény na jednotlivých pásmech jsou uvedeny zde (měřeno od paty spodního dílu ke špičce horního dílu zářiče)

Účinnost a vyzařování antény

Anténa má dobrou účinnost a vyzařovací diagramy s nízkým vyzařovacím úhlem. Její vyzařování je nepatrně lepší než u antény GAP Titan, kterou jsem účel zkoušek zakoupil (leden 2014). Balkónový vertikál jsem instaloval na terase domu v prvním patře, referenční GAP Titan asi 20 metrů daleko od domu, na zahradě. Spodní díl antény GAP byl asi 1.8 metru vysoko. Podrobná srovnávací měření antény GAP budu teprve provádět. Vyzařování balkónové antény je uvedeno na konci článku. Vyzařovací úhly jsou nízké. Na vyšších pásmech se již začíná objevovat vyšší lalok, který pro DX komunikaci nepotřebujeme. Rozměry antény jsou voleny tak, aby byl při nízkých výškách montáže tento lalok potlačen.

Anténu jsem nezkoumal pro vysoko položené balkóny panelových domů. Domnívám se však, že rozměry antény nebudou pro tento účel vyhovovat z prostého důvodu. Diagram má nejnižší lalok úzký, dokonce ziskový, ale uplatňuje se příliš mnoho laloků ve vertikální rovině s výraznými minimy. Pro představu uvádím diagram pro pásmo 10m a pro výšku montáže 4m a 40 m zde:

Přizpůsobení antény

Anténu lze přizpůsobit v každém pásmu na nejlepší VSWR úpravou délky horní části zářiče. Na pracovním kmitočtu lze docílit vždy hodnoty VSWR menší než 1.5. Protože je použita nesymetrická konstrukce dipólu a zkrácení spodní části nesymetrickým kapacitním kloboukem, je poloha napájení antény volena kompromisně tak, aby byla pokryta a přizpůsobena všechna pásma.

V pásmu 30 a 40 m je anténa navíc ještě zkrácena indukčností realizovanou navinutím vodiče na laminátový šestimetrový teleskop. Proto v pásmu 40 m může být anténa přizpůsobena jen v úzkém pásmu kmitočtů. Naměřené hodnoty VSWR jsou zde.

Pásmo 30 m je pokryté pro VSWR menší než 2 celé, stejně tak vyšší pásma, kde je již takto tlustá anténa dostatečně širokopásmová. Příklad - pásmo 20m:

Přestože jsem anténu odvážně srovnával s vynikající GAP Titan, byla by pro porovnání vhodnější GAP Eagle DX montovaná v naprosto stejném místě. Toto srovnání jsem však s ohledem na ekonomický rozpočet, který jsem utopil na experimentování, nerealizoval. Popis GAP Eagle je zde: www.gapantenna.com/eagle.html

Anténa GAP Eagle má obdobně provedenou konstrukci spodního zářiče, tj asymetrickou, také zhotovenou ze tří horizontálních vodičů. Pro mě bylo neuvěřitelné, když jsem měřením zjistil, že tato konstrukce minimálně ovlivňuje vyzařování v horizontální rovině v malých výškách. Neuvěřitelné, ale je to tak.

Vyzařovací diagramy - příklady

Modelování antény

Popsaná anténa je velice jednoduchá na modelování a dostatečné výsledky z hlediska vyzařování i impedancí poskytnou i ty nejjednodušší drátěné modely. Ke stáhnutí zde uvádím modely pro všechna pásma a pro SW mmana. Jsou zazipované ke stažení zde.

Závěr

1. V článku jsem popsal nejjednodušší vertikální anténu, která pokrývá všechna pásma od 40m do 10m, je určená k montáži na balkónu či terase a je vhodná pro DX digitální komunikaci. Její výhodou je jednoduchá konstrukce zářičů, které se snadno nastavují. Tím je dáno lepší vyzařování proti anténám s paralelními zářiči. Její nevýhodou je nutnost vyměnit, byť jednoduše, prostým zasunutím, horní díl zářiče při přepínání pásma. Proto může být taková anténa uplatněna jen na balkónech v blízkosti hamovny.

2. Ještě věnuji několik slov k použitým principům, kterých anténa využívá. Popsaná anténa, stejně tak, jako antény GAP Titan, GAP Eagle, pracuje na principu vertikálního asymetrického dipólu. Antény, které využívají tohoto principu, se vyznačují nízkým vyzařovacím úhlem i při malých výškách montáže. Mají rovněž dobrou účinnost. Jejich výhodou je, že nevyžadují instalaci zemních radiálů. Nevýhodou je naopak větší výška antény, a to i když je anténa zkrácena. Tyto vertikální antény jsou poměrně tiché. Díky vyzařovacímu diagramu velice účinně potlačují blízké signály a DX provoz lze s nimi skutečně realizovat.
 

© 2011 - Věra Šídlová a Míra Šídlo, ok1ufc, datum poslední úpravy: 09.03.2014