Suché a mokré izolátory

další info >>>>

Obsah

Dipól - suché a mokré izolátory

Všeobecně

Jakost izolátorů, které použijeme k montáži drátové antény, má vliv na průběh proudů v anténě, tedy na její účinnost. Vliv mají zejména ty izolátory, které jsou v kmitnách napětí. U půlvlnné drátové antény (u dipólu napájeného ve středu) jsou taková místa na krajních izolátorech. Ovšem pouze za předpokladu, že tyto izolátory izolují (netečou skrz ně HF proudy do dalších vodičů, a to ani přes kapacitu vodičů připojených k izolátoru).

Osvědčily se mi velké vejčité (vajíčkové) izolátory, které mají velkou povrchovou vzdálenost mezi vodiči, které mají izolovat - viz obrázek vpravo.

Zkoušel jsem rovněž dodatečnou úpravu povrchu izolačním materiálem na bázi nanotechnologií, který odpuzuje vodu. Podobné technologie se používají v leteckém a automobilovém průmyslu.

Izolační schopnost

Suchý izolátor má izolační odpor větší než 40 MOhmů. Kapacita mezi dvěma vodiči instalovanými do ok izolátoru je cca 1pF.

Izolační schopnost má vliv na proudy v anténním vodiči. Dne 23.2.2016 konečně intenzivně pršelo a zrovna jsem měl natažen jeden referenční dipól mezi dvěma osvětlovacími stožáry ve výšce asi 15 metrů. Na ramenech dipólu byly připravené měřící proudové sondy, které bylo možné táhnout pomocí polyamidového vlákna.

Rozdíly v naměřených proudech

Pomocí sond bylo možné spolehlivě rozlišit mezi hodnotami proudů u antény se suchými izolátory a s vlhkými izolátory.

V grafu vpravo jsou dva průběhy. Vodorovná škála grafu odpovídá přibližně délce rezonujícího dipólu (jX = 0 v pásmu 80m). Svislá škála má deset dílků (100% hodnoty bychom docílili teoreticky, dipól by byl nezavěšen, v blízkosti izolátorů by nebyly osvětlovací příhradové věže, atd.

Praktická hodnota (u suchých izolátorů) odpovídala cca 90% magnitudy teoretické hodnoty a zobrazuje ji modrá čára. Těch 90% bylo stanoveno přepočtem z rozdílu naměřené impedance a impedance vypočtené podle NEC-2. Druhou metodou (při kalibraci sondy na drátu do umělé zátěže) byla tato hodnota potvrzena.

Naměřená hodnota magnitudy u mokrých izolátorů odpovídá však jen 85% teoretické hodnoty. Je tedy o 5% menší než u izolátorů suchých.

Příznaky v praktickém provozu snadno přehlédneme. Anténa měla u suchých izolátorů hodnotu VSWR = 1.2 a u mokrých se poměr stojatých vln změnil na VSWR = 1.5 (na stejném kmitočtu, samozřejmě).

Rozdíly ve vyzařování

Na obrázku vpravo jsou pro porovnání tři vyzařovací diagramy. Hodnota 0 dB odpovídá anténě se suchými izolátory, resp. jejímu zisku G = 6.9 dBi. Červená čára odpovídá stejné anténě, ale s mokrými izolátory, resp. jejímu zisku G = 5.5 dBi; kvůli mokrým izolátorům jsme ztratili cca 1.5 dB na zisku.

Pro srovnání je ještě uveden přepočtený diagram na konci napájené antény stejné délky, typu LW, která byla napájená pomocí tuneru - LC obvodu (indukčnost na toroidu T-200, vzduchový kondenzátor, vazební vinutí na koaxiální napáječ). Na druhém konci měl LW stejný izolátor, jako dipól. Vysvětlení je prosté - konec vodiče u tuneru nebyl dobře izolován, LC tuner měl nezanedbatelnou kapacitu proti zemi i proti napáječi. Část energie si prostě tekla do staniční země.

Závěr

1. Jakost koncových vejčitých izolátorů je důležitá a projeví se na účinnosti antény. Měřením proudů v zářiči snadno prokážeme jakost izolátoru.
2. Na konci napájené (END-FED LW) antény jsou lákavé. Jenže jednou z podmínek pro dosažení dobré účinnosti je naše schopnost, jak dobře dokážeme konec půlvlnného LW izolovat od tuneru, napáječe i okolních předmětů. Snadno ztratíme několik dB např. tím, že vodič s kmitnou napětí táhneme skrz okenní rám, kolem velkých kovových přístrojů, apod. Související článek (o srovnávacím měření na anténách) jsem napsal zde. Překvapily mne tenkrát právě ty obrovské rozdíly v proudech. Proto jsem se zaměřil znovu na koncové izolátory a end-fed napájení antén.