Srovnání vertikálních zářičů pro více pásem

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

V tomto článečku chci porovnat vyzařování vícepásmových vertikálních dipólů dvou základních konstrukcí - které pro dosažení rezonancí využívají zkracovacího vedení nebo trapu. Jako příklad prvního typu konstrukce uvedu např. známou anténu GAP Titan DX, kterou v její mírně modifikované podobě rovněž využívám.

Schéma antény GAP Titan DX Schéma antény nakreslené v rovině uvádím na obrázku vpravo. Moje modifikace (ok1ufc) spočívala v nahrazení protiváhy typu C u původní antény meandrem. Anténa je určená k provozu na pásmech od 80 metrů do 10 metrů. Pásmo 80 metrů považujme za kompromisní. Anténa je vzhledem k délce vlny extrémně krátká, vyznačující se poměrně malou účinností, sníženou navíc přizpůsobovacími prvky z koaxiálního kabelu a slídového kondenzátoru. Přesto jsem s ní na pásmu 80 m dokázal realizovat mnoho DX spojení, a to i s protinožci v noční době. Na pásmech od 40 m do 10 m se již anténa vyznačuje slušnou účinností a použitelností pro DX provoz. Konstrukce antény GAP Titan DX vychází z půlvlnného vertikálního dipólu. Rozhodující délka dipólů na jednotlivých pásmech, vyjádřená ve vlnových délkách, se tedy pohybuje přibližně kolem 1/2 lambda, konkrétně od cca 0.4 x lambda do 0.55 x lambda. Inspiroval jsem se článkem s mnoha odkazy, publikovaným na http://www.qrz.ru/schemes/contribute/antenns/gaptitan.html V citovaném článku je uvedeno mimo schématu antény také zapojení koaxiálního transformačního členu. V článku jsou uvedené i důležité geometrické rozměry. Bezprostředně v úvodu je uvedeno rovněž seriózní měření síly pole ve vzdálenosti 1 km od různých zářičů, konkrétně od monopólů délky 0.25 x lambda, 0.5 x lambda, 0.55 x lambda, včetně nesymetrických dipólů od 0.36 x lambda do 0.55 x lambda. Uvedené hodnoty mě velice zaujaly především malými rozdíly ve výsledcích měření. Proto jsem v průběhu prázdnin 2014 realizoval vlastní srovnávací měření s různě dlouhými dipóly v pásmu 21 MHz. Měřil jsem rovněž sílu pole ve vzdálenosti 1000 metrů v mém QTH a použil jsem postupně anténu GAP Titan DX a dipól délky 0.4, 0.5 a 0.55 x lambda. S ohledem na použité sondy a moje měřicí zařízení jsem však nemohl spolehlivě rozlišit mezi jednotlivými výsledky, které se mi lišily jen o několik desetin dB. Názorem, zda vliv délky zářiče (mírně zkráceného proti 1/2 lambda nebo naopak nepatrně prodlouženého) je zanedbatelný nebo zásadní, nemohu sloužit. Spíš se přikláním k dalším zkušenostem, které jsem udělal při malém zkracování jiných antén a kde jsem prokázal, že takový vliv zásadní, podstatný není. Ani u této antény se mi měřením síly pole vliv přiměřeného zkrácení nepodařilo prokázat.

Vyzařování vícepásmových antén se zkracovacím vedením

Vyzařování vícepásmových trapovaných antén

Vyzařování vícepásmových trapovaných antén se od antén se zkracovacím vedením liší. Mezi základní radioamatérské mýty patří mýtus obrovských ztrát v trapech. Myslím, že jde skutečně o mýtus. Když jsem se snažil přijít věci na kloub, stálo mě to mnoho času na zhotovení celé řady prototypů trapů. Od trapů s vysokým Q, až po trapy s malým Q. Od trapů laděných přesně na žádaný kmitočet s vysokým Q, až po trapy laděné mimo pracovní kmitočet. Ztráty na trapech jsem se pokoušel měřit různými metodami, včetně měření citlivou termokamerou při obrovských výkonech a v zimě. Termokamerou jsem našel hořící oblouk na svorce, hi, ale nikdy jsem neprokázal ztráty vyšší, než ty, které odpovídaly výpočtu. Mezi mými anténami bylo několik vertikálů (celkem 3 různé ks) od firmy ECO antenne Italy, vertikál Hustler, moje prototypy vertikálů Compact až po finální trapované vertikály. U dobrých trapovaných antén byly ztráty vždy zanedbatelné, pokud se nejednalo o mnohopásmové antény. Všepásmové trapované antény mě nenadchly, protože to byly již na můj vkus příliš zkrácené antény na nejnižších pásmech (pásmo 80 metrů byl již kompromis, řekl bych, víkendová hračka). Zde však uvedu srovnání obou základních druhů vícepásmových antén na dvou pásmech (15m a 20m) v jednom diagramu.
 

Na obrázku vlevo si všimněte vyzařování trapovaného a nezkráceného půlvlnného dipólu v pásmu 20m. Vidíte, že mezi oběma typy zářičů je nepatrný rozdíl ve vyzařování. Trapovaný je přeci jenom zkrácen indukčností trapu a má o několik desetin dB menší zisk. Ve stejném diagramu jsou křivky trapovaného zářiče a zářiče se zkracovacími tyčemi (zkracovacím vedením). V jednoduchém modelu je vidět, že trapovaný zářič má mnohem více potlačené horní laloky. To je logicky pochopitelné. Je kratší. Jen je třeba si uvědomit, že rozdíl, který je vidět v diagramu, dělá asi 5 dB na ilustračním příkladu a v praxi může dělat i 10 dB a více. Anténa nám bude pod tímto úhlem přijímat zpravidla nežádoucí signály, které nám budou zahlcovat zbytečně přijímač.

Také z tohoto článku je vidět, v čem bude pravděpodobně vícepásmová vertikální anténa kompromisem. Já za rozumné řešení považuji antény, které byly navržené pro méně pásem, např. od 10m do 20m nebo pro 80/40/30 metrů. Pro pásma od 10m do 20m je na trhu několik krásných a nikoliv monstrózních antén, např. AV-620, R-6000. Nejsou příliš vysoké, jsou poměrně tuhé, odolné větru. Za špatné nepovažuji ani antény pro pásma od 10m do 40 metrů, např. AV-640, GAP Eagle, GAP Titan. Jsou však vyšší a provoz bez ukotvení již může být v silnějším větru reálným rizikem. Pásmo 80 m však již u tak krátkých antén považuji za víkendovou hračku a myslím, že se vyplatí investovat do jednopásmového nebo málopásmového vertikálu, pokud chceme pracovat na 160m nebo 80 metrech alespoň trochu seriózně. Přestože v mé koncepci antén pro krátké vlny směrovku možná dočasně, možná dlouhodobě nahradila vícepásmová vertikální anténa pro pásma od 20m (40m) do 10m, tak určitě neopouštím koncepci více antén a preferuji samostanou anténu pro pásmo 160/80 m nebo pro 80/40/30m.