Všeobecně

Tímto článečkem reaguji na dotazy čtenářů, které zaujalo, že lze i drátovou anténu přizpůsobit k vysílači bez použití tuneru. Předně bych chtěl uvést na pravou míru celou řadu skutečností, které u krátkovlnných antén platí.

Schémata drátových antén, které lze přizpůsobit

Snadno lze přizpůsobit bez použití tuneru následující typy antén - jednoduchý půlvlnný dipól a samozřejmě skládaný půlvlnný dipól. Při nějaké trpělivosti také anténu typu windom, resp. vertikální zářiče s kapacitní drátovou zátěží a zemním systémem.

Schémata drátových antén, které zpravidla vyžadují tuner

S tunerem přizpůsobujeme vícepásmové antény (např. G5RV), samozřejmě celovlnné antény (Double Zeppelin) a na konci napájené LW antény. Jen za určitých podmínek se nám podaří bez tuneru přizpůsobit anténu napájenou na konci pomocí žebříčku s vysokou charakteristickou impedancí a délkou přibližně lambda/4. Obecně tedy platí, že antény následujících schémat vyžadují tuner:

V čem je příčina?

Příčiny, která nás vedou k požadavku použít tuner jsou následující:

1. Potřebujeme využívat anténu v širokém rozsahu kmitočtů. To znamená, že na mnoha kmitočtech anténa musí pracovat s vysokou jalovou složkou. Potom volíme napáječ od anténního zářiče až k tuneru, kterému nevadí stojatá vlna. Takovým napáječem je žebříček. Tuner se nám postará o transformaci impedancí a kompenzaci jalové složky.

2. Potřebujeme anténu napájet na konci. V takovém místě je vysoká impedance antény, např. R 8000 - 10000 Ohmů, často s vysokou jalovou složkou, např. jX = 1000 Ohmů, protože nejsme schopni přesně zjistit a nastavit rezonanci antény. V takovém případě použijeme čtvrtvlnný transformační úsek z vedení s vysokou charakteristickou (vlnovou) impedancí. Ale také tuner, který se nám postará o snadné přizpůsobení takové antény.

3. Rozhodli jsme se realizovat nejjednodušší drátovou směrovou a ziskovou anténu, jakou je Double Zeppelin. Platí pro ni vše, co jsem uvedl v bodě 2. Bez tuneru ji zpravidla nepřizpůsobíte.

Chování zářiče, jehož délka je kolem poloviny vlny

V tomto článku se nevěnuji, jako obvykle, vyzařování takového drátu, ale jeho impedanci nad zemí. Velikost impedance nám ovlivňuje kromě geometrických rozměrů zářiče také jeho výška nad zemí. V následujícím grafu je uvedena reálná a jalová složka impedance půlvlnného zářiče pro pásmo 40 m, měřeno uprostřed.

Na vodorovné ose je výška H, na svislé ose uvádí černá čára velikost R v Ohmech, červená čára velikost jX také v Ohmech. Rezonance (jX=0) byla nastavena dostříháním ve výšce H=20m (lambda/2). Takovou impedanci bychom naměřili uprostřed zářiče. Pro jednoduchou představu připustíme, že proudu od středu zářiče ke koncům ubývá a na konci je nulový a rozložení proudu přibližně odpovídá funkci cosinus. Také připustíme, že napětí nám od středu zářiče ke krajům vzrůstá a na konci je maximální. Rozložení napětí je přibližně sinusové. Pak podle jednoduché představy bude v kterémkoliv bodě dána impedance místním poměrem napětí a proudu, tedy podle naší jednoduché představy přibližně poměrem 1 + sin (A)/cos (A), velice zjednodušeně 1 + tg (A)....

Všimněte si, že jX = 0 je na H=20 metrů a všimněte si, jak jsou impedance odlišné v nízkých výškách. A také si všimněte, že průběhy se příliš neuklidnily ani mezi lambda/2 a lambda. A to jde o dipól napájený uprostřed. Pokud byste ho chtěli napájet na konci, budete muset měřit impedanci transformovanou čtvrtvlnným vedením z žebříčku. Nejlépe svislým, mírně krouceným, aby vůči zemi a vůči budovám nedocházelo k nesymetrii. Po změření parametrů horizontálního zářiče budete schopni dořešit dvě věci - najít základní rezonanci půlvlnného zářiče, pokud uvažujete o čisté Single Zeppelin nebo přesně změřit impedanci zkráceného horizontálního zářiče. K tomu však budete potřebovat analyzátor, který neměří přesně jen impedance mezi 50 až 200 Ohmy. Následně můžete ve Smithově diagramu dořešit délku transformačního vedení pro pracovní kmitočet.

Chování šikmého zářiče

Vliv země je značný. Odlišně se chová naprosto vypnutý a vodorovný zářič. Pokud bude jeden konec v rozdílné výšce, např. o 2 metry, je průběh impedancí v závislosti na výšce jiný:

Při nepatrně šikmém zářiči je hodnota impedancí odlišná v našem případě (půlvlnná anténa, pásmo 40m, ve výškách do jedné vlnové délky) o přibližně 10 Ohmů. Šikmá anténa má jeden konec o 2 metry vyšší.

Závěr

Přestože lze v některých případech, zpravidla při dostatečné výšce, přizpůsobit pomocí symetrického vedení anténu napájenou na konci a v několika případech se mi to na jednom pásmu podařilo, není to až tak jednoduchá záležitost. Na dvou předchozích diagramech jste viděli, v jak mohutných rozptylech se pohybuje nejen reálná, ale také jalová složka impedance půlvlnné antény uprostřed, měníme-li výšku. Nejen přesnějším výpočtem v NEC, ale i jen jednoduchou představou o rozložení proudu a napětí v zářiči si na základě této jednoduché představivosti uděláte názor, jak to vypadá s impedancemi na koncích vodiče. Je jasné, že  několik kiloohmů není žádná míra. A to jak v reálné, tak v jalové složce impedance. Právě tato skutečnost, že v praxi nedokážeme přesně stanovit impedanci reálně instalované antény v místě napájení poblíž konce je základní problém, proč se obvykle uvádí, že na konci napájené antény vyžadují k přizpůsobení tuner.

S ohledem na vlastnosti země v blízkosti antény nelze průběhy impedancí přesně modelovat. Impedance, bohužel, také nelze zpravidla s dostatečnou přesností jednoduchými analyzátory měřit. Obvykle přizpůsobíte na konci napájenou anténu kaskádním přizpůsobením žebříčkem a automatickým tunerem snadno, s malými ztrátami a dokonce na více kmitočtech. Budete-li mít trpělivost, štěstí, možnost přesně měřit impedance, případně také výšky závěsných bodů, podaří se vám přizpůsobit LW i bez tuneru. Bude-li vám některý z předpokladů chybět, přiblížíte se k takovým hodnotám VSWR, se kterými si tuner snadno poradí (např. VSWR = 3).

Takže snad banální závěr. Tuner u horizontálních drátových antén potřebujeme zpravidla proto, že je instalujeme s ohledem na jejich vlnovou délku nízko, do výšek, kde země silně ovlivňuje nejen jejich vyzařování, ale také průběh impedancí.
 

OBSAH všech článků webu - klikněte zde

© 2011 - 2013 Věra Šídlová a Míra Šídlo, ok1ufc, datum poslední úpravy: 06.02.2014