Úvod

Vertikálům jsem věnoval mnoho stránek na tomto webu. Obdobně věnovala vertikálům obrovskou pozornost radioamatérská literatura i výrobci antén. Vertikál je vynikající anténa, která je vhodná pro DX provoz. Jak už to zpravidla bývá, jsou zde ta některá "ale". Také jsem slyšel o vertikální anténě mnoho mýtů. Proto zde zopakuji základní skutečnosti:

- čtvrtvlnný vertikál není anténa nenáročná na prostor a pro úspěšnou funkci při DX vyžaduje kvalitní umělou zem z radiálů pro dosažení lepší účinnosti
- nevýhodou čtvrtvlnného vertikálu je jeho vyzařovací úhel, který je při montáži na zemi necelých 30°
- montáže typu GP jsou zase velice náročné na dodržení geometrie radiálů (ve vztahu k zemi musí být symetrické, jinak vyzařují a mění vyzařování celé antény)

S ohledem na uvedené dvě charakteristické vlastnosti šli konstruktéři mnohopásmových vertikálních antén také cestou jiných konstrukcí, než čtvrtvlnných antén. Např. vynikající GAP Titan DX vychází z konstrukce asymetricky napájeného vertikálního dipólu. Jiný výrobce volil u své vynikající antény (např. AV-640) rovněž asymetricky napájenou anténu vyšší výšky, než je lambda/4. Důsledkem takového počínání mimo jiné je, že se zbaví rozměrných radiálů, tj. čtvrtvlnné radiály, které jsou schopné "pošahat" vyzařovací diagramy, jsou nahrazené malými protiváhami, s jejichž symetrií vůči zemi odpadnou starosti. Vzroste nám však impedance. Ale to je snadno řešitelné a konstruktéři AV 640 vám ukázali, že se nebojí feritů a rozumných transformačních poměrů. Takto koncipované vertikály, nejenže lze konstruovat jako vícepásmové, ale lze je instalovat např. do výšky od 3 do 6 metrů. V takových výškách mají již nízké vyzařovací úhly (18°-20°), vyzařují bez výrazných minim a proti montáži při zemi mají větší zisk (např. o 2 dB). Jenže vertikální antény delší než 1/4 vlnové délky jsou přeci jenom vysoké a jejich kotvení se doporučuje. Máme nějaké možnosti, jak snižovat vyzařovací úhel u antén montovaných při zemi? Jaké máme možnosti zvyšovat jejich zisk?

Snižování vyzařovacího úhlu u vertikálu montovaného na zemi

Jako nejjednodušší metoda se mi jeví v opatrném zvyšování výšky vertikálu. Musíme však kompenzovat jalovou složku. To jde snadno a nejjednodušší je použít kondenzátor v sérii se zářičem. Např. vertikál o výšce 0.275 x lambda vyzařuje hezky, pod úhlem 19° (pásmo 40m):

Zisk takového vertikálu montovaného na zemi není však oslňující.

Zvyšování zisku

Velice rozšířenou metodou pro zvyšování zisku vertikálů je jejich sfázování do víceprvkové soustavy. To funguje, metoda je dostatečně známá, v literatuře byla mnohokrát popsaná. Na tomto webu jsem jí rovněž věnoval jeden článeček. Existují však i jiné metody a dokonce lze konstruovat i víceprvkové vertikály, kde je pouze jeden prvek napájen a druhý prvek je pasivní. U horizontálních antén znáte určitě vynikající a osvědčený monobander typu Jungle Job. Jeho vertikálním a čtvrtvlnným "ekvivalentem" je toto provedení:

Nemám rád podrobné stavební návody ve článečcích. Nicméně, předpokládám, že tato konstrukce může lákat k experimentům na pásmu 40m. Zisk je zisk, F/B je rovněž důležitý parametr a dvaceti či třicetimetrový stožár pro horizontální směrovku nebo pro rotační dipól si také nebude pořizovat každý. Takže důležité hodnoty experimentální dvouprvkové vertikální směrovky jsou:
1. Zářič je z Al trubky o průměru 76 mm a výšce asi 11.2 metru. V patě zářiče je izolátor. Do série se zářičem se zapojuje kondenzátor o hodnotě 200 pF.
2. Reflektor je z Cu drátu 1.5mm² a skládá se ze šikmé a vodorovné části. Šikmá část začíná přibližně v úrovni vrcholu zářiče a je vzdálena od zářiče asi o 1metr. Vodorovná část je instalována ve výšce asi 1m nad zemí. Vzdálenější konec je vzdálen od zářiče asi o 9 metrů, bližší konec byl v mém případě vzdálen asi 1.2 metru.
3. Na špičce zářiče je instalován ještě kus laminátové izolační trubky. Tato trubka slouží jen k uchycení otočné hlavice na lanko, které drží šikmý reflektor v požadovaném místě horní části.

Jak to vyzařuje?

V požadovaném směru je zisk cca 6 dBi, vyzařovací úhel je široký (pro pokles 3 dB minimálně 135°) a zezadu je vyzařování potlačené o 20 dB. Vyzařovací diagram nemá nepříjemná minima, protože při této délce zářiče prostě nemá vyšší laloky. Ano, je to parádička, zejména, když si uvědomíme, zda jsme takového vyzařování vůbec schopni docílit na 40m s horizontálním dipólem nebo směrovkou... Ve 3D zobrazení to vypadá takto:

Na obrázku vpravo jsem pro úplnost uvedl rozložení proudů v prvcích. Na konci zářiče a na koncích reflektoru je napěťová kmitna. Doporučuji použít většího vajíčka.

Jak jsme na tom s přizpůsobením?

Je třeba říci, že se zvýšením délky zářiče nám sice klesl vyzařovací úhel, jalovou složku jsme byli schopni vykompenzovat sériovým kondenzátorem, ale reálná složka nám zůstala vyšší. V mnoha případech (zejména u horší země a při malém počtu radiálů) bude R=100 Ohmů a přizpůsobení bude nutné řešit balunem s transformačním poměrem 1:2. Samozřejmě, že můžeme impedanci snížit přidáním direktoru, který nám sníží impedanci na 50 Ohmů snadno. Nepatrně si zvýšíme zisk a také vylepšíme F/B:

Z obrázku vidíte vynikající přizpůsobení, nádhernou vyzařovací charakteristiku a vynikající F/B a zisk. Tato tříprvková anténa je však docela nepříjemné monstrum:

Myslím, že takové monstrum pro pásmo 80 metrů kdysi zrealizoval EU1TT ...

Závěr

1. Na popsanou anténu mě přivedla myšlenka, když jsem experimentoval s vlajkovými stožárky a jejich hezkým příslušenstvím na připevňování vlajek. Protože je vyzařovaný svazek dvouprvkové antény dost široký, stačí na zahradě realizovat jen několik bodů na kotvení reflektoru. A také jsem zjistil, že lze jednoduše reflektor "srulovat", když ho není třeba, jen přepnout kondenzátor v patě a jsme QRV s jednoprvkovým vertikálem, který má sice menší zisk, ale nízký elevační úhel (asi 19°- 20°) a perfektní všesměrovou charakteristiku.

2. O stožárcích na vlajky jsem psal u tohoto experimentu.

3. S tříprvkovou anténou pro 40m experimentovat nebudu. Pokud však někoho toto řešení láká, prosím, ozvěte se mi. Velice mě to zajímá.

Jednoduchý a praktický experiment s Rybákem

Mnoho hamů si pořídilo anténku Rybakov. Chování víceprvkové vertikální  antény na ní lze ověřit poměrně snadno. Potřebujeme prut dlouhý 7m, tenká měděná lanka, několik izolátorků a otočný kondenzátor. Ověření provedeme v pásmu 20 metrů. Zavrtáme do země vrut, který vylepšíme asi 3 radiály o délce kolem 3.4 metru tak, aby jeden radiál směřoval do požadovaného směru (např. VK) a zbývající dva byly na něho kolmé. Na laminátovém prutu je drátový zářič délky necelých 6m. Reflektor zhotovíme z tenkého Cu lanka (asi 10.6 m) a natáhneme ho v místě proti směru záření. Schéma je na obrázku a provozuje se to bez původního balunu. U paty teleskopu mi leželo asi 5 závitů koaxiálu RG58 na zemi, aby se mu nechtělo zářit a koaxiál odcházel k TRXu pod vodorovnou částí reflektoru:

na půdorysu to vypadá nějak takhle:

Radiály ležely na zemi. Vodorovná část reflektoru byla asi 0.5 metru nad zemí. Vyzařovat by to mohlo takhle nějak, spíš o něco hůř.

Lze si s tím pohrát a doladit to kondenzátorem (v sérii se zářičem) na hezké VSWR. Připravuji si nějaké hračky na dovolenou. Když jsem to zkoušel s Icomem IC-706 a asi se 30 Watty výkonu, tak jsem s tím dělal ráno např. VK7XX a report -05 mě překvapil. Asi to funguje, nikdy jsem to nijak neměřil, ale na dovolenou to beru, pásmo 20 metrů na tom funguje a je vděčné....

© 2011 - Věra Šídlová a Míra Šídlo, ok1ufc, datum poslední úpravy: 09.05.2014