Nízký vyzařovací úhel antén

O problematice významu nízkého vyzařovacího úhlu již delší dobu diskutuji s mnoha hamy. Jejich první reakcí většinou bývá, že předpoklad, aby anténa vyzařovala v nízkém úhlu není pro DX provoz zásadní. Pokusím se zde shrnout své zkušenosti.

1. Podmínka nízkého vyzařovacího úhlu, tedy schopnosti antény vysílat směrem k horizontu není pro DX provoz podmínkou ani nutnou a ani postačující. Zkušenosti: DX spojení se nám podařilo zrealizovat jednak s anténami, které nemohly mít nízký vyzařovací úhel a jednak s pomocí zvláštních druhů šíření, jako je např. Pedersen ray. DX spojení lze tedy realizovat s anténami, které vyzařují směrem k horizontu i s anténami, které vyzařují na vysokém úhlu. Přijměme takovou skutečnost a nechme rozhodnout jen a pouze statistiku, tedy, zda v době, kdy se věnujeme svému hobby, realizujeme zajímavá spojení na jednu či druhou anténu. Já, protože nezávodím a vyhledávám vzdálená spojení, často rád využívám antén, které vyzařují dobře směrem k horizontu. Ale musím také připustit, že na jiné antény (např. dipóly nebo směrovky) slyším většinu signálů o 1 až 2 S silněji. Jenže na ně neslyším ty stanice, které potřebuji. A v tom vidím důležitost, kterou dávám vyzařování na nízkém úhlu jako důležitost velice individuální. Také se domnívám, že při velmi nízkém vyzařovacím úhlu lze realizovat extrémně dlouhé skoky na jeden odraz. Rozhodně delší, než 4000 km, což je vzdálenost, která se používá jako nominální při návrhu ionosférického spoje.

Poznámka: Opět, jako mnohokrát, znovu jsem dne 30.6.2015 ověřoval příjem na zde popsanou vertikální anténu s prokazatelně nízkým úhlem a na dipól s výškou závěsných bodů h = 10m. Výsledky jsou na konci článku.

2. Antény vertikální a antény horizontální se liší ve způsobu vyzařování na nízkém úhlu. A to zásadně a plyne to z principu jejich činnosti nad perfektní zemí. Vlevo je vyzařování vertikálu nad ideální zemí. Vertikál vyzařuje směrem k horizontu maximálně. Vpravo je vyzařování horizontálního dipólu ve výšce jedné vlnové délky. Horizontální anténa má směrem k horizontu minimum. Toto považujme za axiom daný principem a ať se nám to líbí nebo nikoliv, je to tak.

3. Místní spojení se dělají zpravidla při vyzařování směrem vzhůru. Proto se vertikály pro místní spojení opravdu nehodí. Slopery, L antény jsou lepší a přiměřeně nízké horizontální antény nejlepší. Při DX činnosti vám však silné místní stanice budou zahlcovat zbytečně přijímač a i při odolném RX vám budou trénovat obvody pro řízení zisku s důsledkem snižování prahové citlivosti.

4. Moderní druhy provozu (např. JT9, JT65) využívají statistiky a časové redundance při vysílání. Jsou proto schopné vydolovat, tj. dekódovat signál ze silného šumu. Pokud pro DX činnost takové druhy provozu využíváme, jsme zpravidla schopni dekódovat velice slaboučké signály. Je rozhodující, na jakou anténu jsme ještě schopni dekódovat a na jakou již nikoliv. Moje častá zkušenost je, že jsem velice často dekódoval takové signály na anténu, která vyzařuje k horizontu, nikoliv však na anténu s vyšším úhlem vyzařování. Jak říkám, je to moje zkušenost, kterou opravdu nejsem schopen každodenní četností a rozsáhlejší statistikou prokázat. Nevysílám tak často a ne vždy se na prokazování této věci zaměřuji. Četnost spojení, kdy jsem při ne zcela dobrých podmínkách realizoval spojení na anténu s nízkým úhlem a o signálu nebylo u antén s vyšším úhlem ani potuchy, byla však tak vysoká, že jsem ji nemohl přehlédnout. Tím však nechci nijak popírat bod 1., jsem přesvědčen, že platí. Přesto tvrdím, že s anténou, která vyzařuje na nízkém úhlu, uděláte spojení nevídaná.

5. Porovnání vyzařování vertikálu a dvouprvkové směrovky. Uvažujme příklad, kdy bude směrovka instalována ve výšce H=20m a pásmo bude také 20m. Pak srovnání vypadá takto nějak:

Vertikál ani vertikální dipól nemá šanci. Směrem k horizontu, navíc na hodně maličkých úhlech (seg. I.) ani měřením a ani teoreticky neprokážeme, že je jedna anténa lepší, než ta druhá. Mezi 30° až 40° má směrovka velmi nepříjemné minimum. Segment II. je sice široký necelých 10° a v tomto segmentu může být signál z vertikálu o 3 až 10 dB silnější. Minima ve vyzařování jsou nepříjemná. Proto je u antén, ať horizontálních, tak vertikálních, vždy řešíme. Stačí výpočtem. Často nalezneme vysvětlení, proč je jedna anténa lepší než ta druhá.

6. Vyzařování základních vertikálních a horizontálních antén. Všimněte si  hodnoty zisku v daném směru.

I. Čtvrtvlnný vertikál nad reálnou zemí.
II. Čtvrtvlnný vertikál nad ideální zemí. Maximum vyzařování je k horizontu.
III. Půlvlnný vertikální dipól nad ideální zemí.
IV. Horizontální dipól ve výšce 1 x lambda nad zemí. Směrem k horizontu je vždy tzv. minimální pól vyzařování.
V. V obrovské výšce 2 x lambda (80 metrů pro 7 MHz) vyzařuje horizontální anténa takto - viz vpravo.
VI. Ve výšce lambda/2 jsou potlačené vyšší laloky (horní sidelobes).
VII. V nízké výšce. Pro dipól, který je dobře přizpůsoben (Z=50 Ohmů), vyšla výška instalace H=7m. Vyzařuje to takto - viz obrázek vpravo. I na takovou anténu uděláte DX spojení.
V tomto článku nenapíšu závěr. Uvedl jsem zde pouze několik argumentů, proč mám rád antény, které vyzařují směrem k horizontu a výsledky z x-tého posledního experimentu ze dne 30.6.2015:   Opět mi anténa s nízkým úhlem přijímala vzdálený DX VK5PO s lepším S/N, tento den dokonce velice silně, mimo 29 minutu ukazuji ještě 35 a 37 minutu na obrázcích dole.... Na nízký dipól (h jen 0.25 x lambda) dipól jsem stejnou stanici slyšel samozřejmě také silně, ale nejlepší report byl -7 dB a nejhorší -11 dB, na vertikál s nízkým úhlem byl nejlepší report -2 dB a nejhorší - 4dB. Když jsem vertikál zkoušel přesně před měsícem (30.5.2015), byly signály VK5PO o cca 10 dB slabší než dnes - viz popis vertikálu. Pokus jsem zrealizoval, obrazovky okopíroval a zde uvedl proto, že opravdu nemohu vnucovat nikomu hypotézu, že pro DX je vyzařování směrem k horizontu nutnou podmínkou, není tomu tak, ale přesto jsem si mnohokrát dokázal právě na JT9 a JT65 reportech, že na antény, které vyzařují k horizontu jsem měl reporty přijímaných signálů lepší.