| Historie
O historii tohoto přizpůsobení, přiznám se bez mučení,
jsem příliš nepátral. Proto, budiž mi odpuštěno, uvedu alespoň jeden
zdroj z časopisu Amatérské rádio z roku 1964, str. 301. OK1AGI tam
velice poutavým a hezkým způsobem popsal konstrukci své antény typu GP
pro pásmo 40 metrů. Doporučuji si tento článek sehnat a přečíst. Je v
něm publikován úplný návod na provedení indukčností hairpin matche pro
vertikály a také způsob nastavování, který je poplatný době před 50
léty.
Dovolím si z tohoto zdroje citovat alespoň schéma
antény ok1agi:
 |
 |
| Současnost
Moderní článek o tom, jak se dělá hairpin pro
vertikály, najdete třeba zde:
http://www.dj0ip.de/vertical-antennas/hairpin-match/
Minimum teorie
Na obrázku antény ok1agi si všimněte důležitých
geometrických rozměrů radiálů a zářiče. Radiály jsou čtvrtvlnné,
dlouhé cca 10.4m, ale pokud je autor dělal z elektroinstalačního
vodiče s PVC izolací, budou elektricky ještě o něco delší. Zářič je udělaný z
trubky. Autor uvádí průměr 10 až 20 mm. Já takové vertikály dělám z
trubek až o průměru 50 nebo 60 mm. To není důležité. Důležitá je
délka zářiče. Ta je jen 8.5 až 9.5 metru (nikoliv čtvrtina vlny, ta je
10.3m). Nebudu vás unavovat
modelováním takové antény, abych vám dokázal, že zářič je kratší než
čtvrtina vlny a ani vám nebudu dokazovat, že impedance takového
vertikálu je v patě menší než 50 Ohmů a s jalovou složkou např. jX = -
30 Ohmů. Impedance je tedy např. 30 - j35 Ohmů. K pochopení principu hairpin match vystačíme s jednoduchým řešením přizpůsobení ve Smithově
diagramu. Nakreslil jsem do něho impedanci našeho vertikálu, celkovou
indukčnost hairpin matche (součet obou indukčností - viz Smith) a
odbočku pro napáječ, kde je Z = 50 Ohmů.
Princip spočívá v tom, že zářič musí
být skutečně kratší (aby jX bylo záporné a ve správné oblasti Smithova
diagramu. Sériovou indukčností 225 nH dotáhneme kapacitní charakter
zářiče do bodu TP2 a indukčností proti zemi (1.4 mikroH) tuto
impedanci přizpůsobíme.
Hairpin match má opravdu maličké
ztráty. Nechal jsem na vás, abyste si sami zkusili ve Smithově
diagramu namalovat Q křivku a ztráty si stanovit. Není to však nutné,
v tomto případě jsou match loss ztráty opravdu maličké. Proto si
raději udělejte jinou domácí úlohu. Namodelujte si hodně zkrácený
vertikál, např. pro pásmo 80m nebo 160 metrů a pokuste se vyřešit
hairpin match přizpůsobení včetně ztrát.
Řešení domácí úlohy
| Vertikál
vysoký 12m má v pásmu 160m velice nízkou impedanci s obrovskou
jalovou složkou. Konkrétně je Z = 2 - j580. Hairpin match lze
samozřejmě udělat a anténu přizpůsobit. V sérii se zářičem bude
indukčnost o velikosti asi 50.4 mikroH a proti zemi bude
indukčnost jen cca 900 nH.
Vše vidíte ve Smithově diagramu vpravo.
A rozsvítil jsem tam i Q kružnici, do které se
nám obvodové prvky hairpin "vejdou". Q = cca 30. Ztráty takového
přizpůsobení (match loss) už malé opravdu nebudou a na indukčnosti
se rozptýlí více než 10% výkonu na teplo.
Nebudu konstatovat, že s tím nic nenaděláme. V
hairpin matchi opravdu ne, ale zvážíme jiný způsob zkrácení našeho
vertikálu. Např. kapacitním kloboukem na špici zářiče, uděláme L
anténu, indukčnost přestěhujeme z části pod kapacitní klobouk,
prostě "přestěhujeme" nízkou impedanci v patě k hodnotám bližším
předchozímu příkladu (anténa pro 40m). |
 |
|
Závěr
Teorie hairpin match přizpůsobení je
skutečně takto jednoduchá. Přizpůsobení se pro vertikály používá už
dlouho a úspěšně. Předpokladem je dostat impedanci zářiče do oblasti
Smithova diagramu tam, kam je třeba.
Na obrázku vpravo je "dlouhý" vertikál
pro pásmo 80m. Jeho Z = 20 + j5
Zářič se v takovém případě zkracuje kapacitou - viz Smith vpravo.
Kapacita je cca 1.5 nF a hairpin indukčnost má asi 1.8 mikroH. Pokud
bychom místo indukčnosti použili pahýl z koaxiálu (na konci
zkratovaný), posloužil by podobně jako indukčnost hairpin. Pahýl by
byl dlouhý asi 0.1 x lambda, což s ohledem na součinitel zkrácení u
plného PE dielektrika koaxu odpovídá délce něco přes 6 metrů. |
 |
|
