O anténě QUAD se někdy říká, že to je král antén. Zda je toto hodnocení seriózní nebo, zda jde o další rozšířený mýtus, posuďte sami a přečtěte si pár následujících řádek o dvouprvkovém quadu. Podrobnějšímu zkoumání jsem podrobil 2 prvkový QUAD, jehož schéma je zde:

Anténu jsem podrobil jednoduchému zkoumání, kde mě zajímaly zejména tyto skutečnosti:

1. Zda je významný rozdíl ve vyzařování a v přizpůsobení, pokud má anténa vodorovné strany quadu nebo úuhlopříčku quadu:

2. Zda lze dvouelementový quad optimalizovat tak, abychom získali současně vynikající předozadní poměr F/B, abychom netratili příliš na zisku a abychom docílili dobrého přizpůsobení.

Pozn.: Víme, že u krátkých antén yagi (3 prvky) této optimalizace nikdy nedocílíme, a to ani za cenu, že použijeme design s impedancí v místě napájení kolem 20 Ohmů

U quadu můžeme použít k optimalizaci délky obou smyček a vzdálenost mezi nimi. Provedl jsem pro výšku antény h=15m v mém QTH. Takto vypadá diagram antény, pokud jsem optimalizoval předozadní poměr F/B:

Takto vypadá diagram, pro optimalizaci zisku Ga, h=15m:

Poznámka: Aby narostl zisk Ga o pouhé 0.2 dBi, bylo třeba zmenšit horní lalok, kde anténa vyzařuje ve vysokém úhlu. Bohužel, již se silně zhoršil předozadní poměr F/B.

Takto vypadá diagram antény QUAD po optimalizaci na přizpůsobení a předozadní poměr:

Poznámka: Tohle je velmi milé překvapení. QUAD lze velice dobře přizpůsobit na impedanci napáječe 50 Ohmů. A netratíme příliš mnoho. Proti maximálnímu zisku pouhých -0.5 dBi a na F/B -2 dB.

Pokud s quadem otočíme o 45°, tj. se zemí bude rovnoběžná úhlopříčka, quad vyzařuje takto:

Vidíte, že to vyzařuje stejně. Možná se zeptáte, co touto konstrukcí sleduji. Mám několik důvodů, chci přivést koaxiální kabel po nosné konstrukci až k zářiči tak, aby zářič nebyl tahem kabelu mechanicky namáhán. Nechci ke konstrukci quadu použít příliš tlustých vodičů:

 vodičů.

Jak je QUAD širokopásmový? Nic moc. O něco lepší diagram získáte, pokud vyrobíte těžké monstrum z pěti nebo šestimilimetrových měděných lan. Pokud použijeme lana o průměru 1.5 mm, docílíme pouze něčeho takového, jako je vidět na tomto grafu:

U experimentálních QUADů (pokusy v roce 2009 a 2010) pro pásma 20m a 17m jsem nikdy nedocílil lepší širokopásmovosti. Pro VSWR<1.5 bylo BW cca 80 kHz a pro VSWR<2 bylo BW cca 220 kHz, tedy méně, než potřebujeme pro celé pásmo 20m. V téže době jsem také experimentoval s delta loopy a dalšími smyčkovými anténami.

Z uvedených výsledků vidíte, že dvouprvkový QUAD v porovnání s anténou YAGI až tak zázračná anténa není. Pro srovnání tady uvedu srovnání s vynikající anténou JUNGLE JOB (dvouelementová yagi), vždy optimalizováno na h=15, VSWR=1, max F/B:

Vidíte pouze nepatrné rozdíly. 

Mnozí namítnou, že QUAD se velice obtížně nastavuje. Toto je další mýtus. QUAD se nastavuje velice jednoduše, a to i pokud ho vyrobíte jako vícepásmový (pro 3 nebo pro 5 pásem). U antén typu YAGI s pasivními prvky již víte, že používám unikátní měřič proudů v pasivních prvcích. U dvouprvkového quadu se bez měřiče proudů obejdeme.

Používám tento postup při nastavování QUADU:

1. QUAD si namodeluji v libovolném programu MININEC pro moje QTH a pro návrhovou výšku montáže. V roce 2009 jsem použil program MMANA, který je zadarmo, k plné spokojenosti. Modelujeme vždy všechny prvky, kovové výztuhy, stožár, kotevní lana i drátovky pod quadem.

2. V programu rozpojíme druhý prvek a zjistíme rezonanci napájeného prvku. Např. pro výše popsaný QUAD, výšku h=15m a pro provozní kmitočet 14,050 MHz nám vyjde:

napájený prvek: h=15m, f REZ=14.869 MHz, R=120 Ohm, jX=0
reflektor: f REZ=14.076, R=90 Ohm, jX=0

U quadu máme výhodu, že můžeme jednoduše rozpojit každou smyčku a anténním analyzátorem zjistit přesně její rezonanci! Zkracováním nastavíme při rozpojené druhé smyčce přesně rezonanční kmitočet, tj. jX musí být 0 a pro kontrolu ověříme reálnou složku R. Pokud toto provedeme, dostaví se nám výsledek pro nastavení antény QUAD, když spojíme vodič reflektoru. Při experimentech jsem byl překvapen, že quad měl VSWR=1 po nastavení touto metodou.

Dokázal jsem vám, že nastavování quadu je jednodušší než např. u antény Yagi. QUAD má ještě další výhody proti anténám Yagi i proti anténám LPDA. Při příjmu se nám jeví jako tichá anténa. Píše o tom např. i W8JI. Důvodem je korona na špičatých koncích prvků a dipólů:

U quadu, který má úhlopříčku rovnoběžnou se zemí se nám body s vysokým napětím přestěhují do rohů smyčky. To je nevýhoda této konstrukce.

QUAD, na rozdíl od antén Yagi má ještě tyto další výhody:

- přizpůsobení k napáječi 50 Ohmů je zpravidla jednoduché
- quady pro jednotlivá pásma lze kompaktně konstruovat zasunutím do sebe (s Jungle Job uděláte nejlépe, když budete mít jeden stožár pro každé pásmo, hi)
- dvouprvkový quad je fakt krátký (délka ráhna je např. 2m pro pásmo 20m)

Dobrých výsledků docílíme u obou typů konstrukce:

První konstrukce (vlevo) nám dá výsledky, které jsem výše popsal. Druhá konstrukce (vpravo) je nepatrně horší v parametrech, přišli jsme o možnost optimalizovat přizpůsobení. Nicméně, délkou prvků lze přesně nastavit rezonanci. Já používám pro každé pásmo samostatný balun a transformuji si reálnou složku impedanci podle potřeby (např. z 80 nebo 100 Ohmů na 50 Ohmů).

Když už jsme u těch konstrukcí, zmíním ještě jeden konstrukční kompromis. Jde o QUAD, který má oba prvky stejně dlouhé a reflektor je prodloužen pahýlem ze žebříčku PCV-570-84. V mém případě byla délka žebříčku 630 mm a vyzařovalo to takto:

Opět se ztratily nějaké ty desetinky až dB. Bohužel ....Nastavuje se to snadno - nastaví se délka každé smyčky tak, aby to rezonovalo na 14.87, pokud to má pracovat na 14.05, nastaví se interval mezi prvky na 2,2 metru a vyrobí se z žebříčku na konci zkratovaný pahýl na prodloužení reflektoru....

Má QUAD nějaké zásadní nevýhody?

Má jich několik. Mě vadí tyto:
- pro pětipásmový dvouprvkový QUAD spotřebujeme asi 170 metrů drátu, asi 35 metrů laminátových tyčí, spoustu dalšího konstrukčního materiálu
- pokud pod QUAD chceme ke stožáru instalovat drátovku na pásma 80 až 30 metrů, potom ji máme zavěšenou o 3 metry níž než pod anténou Yagi nebo LPDA.

Příště budu zde pokračovat konstrukcí 5 a vícepásmových quadů a také konstrukcí quadů, které mají zářič konstruovaný jako širokopásmový dipól a reflektorovou stěnu mají ze smyček....

73's Věra & Míra, ok1ufc

Návrat nahoru

© 2011 - Věra Šídlová a Míra Šídlo, ok1ufc, datum poslední úpravy: 12.01.2014