Všeobecně

Tento kratičký článeček jsem napsal na popud pouze několika lidí. Jednoho profesionála, který pracuje ve firmě vyrábějící mikrovlnná pojítka, jinak ostříleného hama a asi pěti začínajících hamů, kteří se začali zabývat problematikou vertikálních antén. O vertikálních anténách si přečtěte předchozí články, na všechny se dostatene odkazem z prvního článku o vertikálech.

Zkušený HAM si při jedné diskuzi povzdechl nad "nepořádností" krátkovlnných radioamatérů, která byla vztažena k otázce přizpůsobování. Z mikrovlnné techniky byl zvyklý měřit, počítat a navrhovat tak, aby v přechodech, kde se skokem mění impedance, byl tzv. return loss (ztráta vlivem odrazu)  maximálně -20dB.Této hodnotě odpovídá VSWR maximálně 1,2. Musel jsem připustit, že jsem se také setkal s hamy, kteří se snaží vysílat s VSWR horším než 3 nebo s hamy, kteří se diví, že jejich G5RV vyžaduje anténní tuner. Ale také jsem musel připustit, že i na krátkých vlnách jsou perfekcionisté, kteří mají rádi nízké VSWR, ale kteří rovněž vědí, že pomocí VSWR se rezonance na anténách nenastavuje, také vědí, že zejména krátké antény yagi se nenastavují na nejlepší VSWR pro Z=50 Ohm. Ostatně o spoustě podobných mýtů na svém webu píšu.

Proč jsem si k této úloze vybral jednoduchý jednopásmový vertikál?

Těch důvodů mám více. Čtvrtvlnný vertikál je nejjednodušší anténou, která se hodí pro DX provoz. Jiné druhy antén mohou být zejména pro pásma 40m a 30m pořádná monstra. Proto jsem čtvrtvlnné vertikály zařadil do svého konceptu a píšu o nich články, kterými se snažím popularizovat jejich vlastnosti. Také se snažím popularizovat některé metody, které se v anténní technice používají.

Impedance čtvrtvlnného vertikálu v rezonanci

Čtvrtvlnný vertikál má v rezonanci jalovou složku impedance jX=0. Pokud takový verikál nastavujeme, postupujeme tak, že změříme jalovou složku a délkou zářiče (zkrácením či prodloužením) nastavíme jX=0.

Reálná složka impedance R může být různá. Záleží na jakosti zemního systému. Při ideální zemi naměříme necelých 37 Ohmů. Při velkém množství zakopaných radiálů naměříme asi 38 - 40 Ohmů. Bez radiálů můžeme naměřit od 50 do 80 Ohmů. Pokud naměříme více, třeba když zasadíme patu do skály, pak raději takový vertikál zahodíme. Těmto impedancím odpovídá VSWR v hodnotách VSWR = 1,3 pro R=40 a dále pro R=60 Ohmů, pro R=80 Ohmů je již VSWR = 1,6 ... Namítnete, že na to se dá vysílat. A máte pravdu. Ale perfekcionisté vám řeknou, že to lze u vertikálu dobře přizpůsobit a třeba i několik desítek či stovek metrů dlouhý napáječ lze provozovat jen s postupnou vlnou.

Čím to přizpůsobíme přímo u vertikálu?

Známých metod je hodně. Já tady ukážu na quarter wave vertikálu jednoduchou metodu, která využívá pouze běžného koaxiálního kabelu, který používáme k napájení vertikálu. Touto metodou lze přizpůsobit každý čtvrtvlnný vertikál v rezonanci a VSWR je maximálně 1,1.

Schéma přizpůsobovacího obvodu

Je na tomto obrázku:

Protože jsemsi položil cíl mít VSWR maximálně 1,1 (nikoliv 1), mohu pro pásmo 7 MHz realizovat z koaxiálních kabelů obvod, kde napáječ je libovolné délky, modrý úsek L1 má elektrickou délku 0,142 x lambda  (el. 6m) a červený úsek L2 je třeba nastavit podle reálné složky impedance. V tabulce č.1 jsou uvedeny délky přizpůsobovacích pahýlů a informace o tom,  zda je pahýl L2 otevřený nebo zkratovaný (Z/O):

tabulka č. 1                                                                                         

Pro R menší než 50 Ohmů je L2 otevřené,  pro R nad 50 Ohmů je L2 na konci zkratované.

Smithovy diagramy

Přizpůsobení bylo řešeno pomocí Smithových diagramů. Pro ilustraci jsou zakresleny kružnice znázorňující VSWR=1,1 VSWR=1,3 a VSWR = 1,5:

přizpůsobení bodu DP1 (80, jX=0 Ohm)

detail diagramu pro DP1 (70, jX=0 Ohm)

detail pro DP1 (38, jX=0 Ohm)

Schémata přizpůsobovacích obvodů vygenerovaná softwarem Smithova diagramu:

Z řešení úlohy je zřejmé, že přizpůsobení pahýlem z koaxiálního kabelu je možné. Je to perfekcionistické? Nevím, řekl bych, že opět kompromisní. Je to jen příklad, jak lze jednoduše vertikál vyladit. Může se stát, že vertikální anténa nebude štíhlý proutek z teleskopických trubek, ale robustní věž. Co s tím? Pokud čtvrtvlnný vertikál máme delší nebo kratší, změříme si přesně jeho impedanci. A dle toho vyřešíme délku obou transformačních úseků. Také můžeme použít tzv. double stub tuneru (tuner s dvěma pahýly). Takové řešení je známé i z mikrovlnné techniky. Pro náš případ (R=80, jX=10) by schéma vypadalo takto:

Transformační úseky jsou tři. Ve Smithově diagramu to vypadá takto, VSWR je 1

Využití double stub tuneru, resp. doladění pomocí pahýlů se nám může hodit i na krátkých vlnách. Ještě se ke konkrétním řešením vrátím u dalších druhů antén.

K této tématice jsem napsal ještě druhý článek o ladění. Jsou tam fotografie tuneru s dost velkým rollerem (ATR-30), metoda změření ztráty, zdůvodnění, k čemu se T článek opravdu nehodí a jednoduchý popis, jak lze také udělat vertikál pro 40m a 30m a jak se taková věc nastavuje.

73's Věra & Míra, ok1ufc

Návrat nahoru

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