Proložené yagi

O anténách

Kontakt

Interlaced yagi

Všeobecně

Na internetu nebo v jiných publikacích bylo zveřejněno několik typů účinných antén s vynikající směrovostí. Obvykle byly samostatně modelované, optimalizované a měly velmi solidně vyřešené přizpůsobení k napáječi s vlnovou impedancí 50 Ohmů. Většina hamů proti účinným monobanderům nic nemá, fungují, své si odsloužily na expedicích i v závodech. Potíž nastane, pokud takovou věc chceme mít doma, tedy tam, kde nemůžeme postavit obří monstra nebo se taková monstra dostávají s ohledem nad investice nad naše možnosti. Také víme, že se dnes čile vysílá na všech pásmech včetně WARC a monobander, i když je vynikající, stává se nepraktickým. Několik výrobců a několik hamů se proto vydalo cestou více samostatných systémů, které by nějak měly fungovat ve společném, poměrně malém prostoru. Je tohle vůbec realizovatelné? Jaké vlastnosti budou mít takové antény?

Interlaced yagi

Jedněmi z prvních aplikací CAD programů na návrh antén, které využívaly nějakou verzi metody NEC (zpravidla NEC-2) byly optimalizace interlaced yagi. V některých článcích jsem již ukázal, že některé antény jednoduše prokládat nejde, protože se ovlivňují natolik, že se jejich vyzařovací charakteristiky přiblíží k dipólu. A s jinými takto pracovat lze.

Schéma interlaced yagi

Pro demonstraci jsem vybral jednoduché a optimalizované schéma antén, které fungují. Jde o dvě yaginy na společném ráhně, které byly řešené jednak samostatně, jako monobandery (jde o provedení osvědčených typů s nízkou impedancí kolem 20 Ohmů v napájecím bodě, s malou šířkou pásma a velkým ziskem) a jednak jako soustava na společném ráhně. Schéma je vpravo.

Obě antény byly samostatně optimalizované jemnými geometrickými úpravami pro výšku H=20m a jejich vyzařování by mělo vypadat takto:

Všimněte si, že tvar vyzařování v horizontální rovině je velice podobný, téměř shodný. A tvar ve svislé rovině je u každé antény dán její výškou nad zemí. To není pro vás nic nového a asi to předpokládáte alespoň teoreticky, že to tak bude.

První test

Bez ohledu na to, zda modeluji nebo prakticky měřím soustavu antén, ověřuji vlastnosti takových antén podobným testem, proto mu říkám první test. Vyzkouším si, jak jsou antény citlivé na jiné antény, které mají ve své elektromagnetické zóně. Jednou popíšu zásady a postupy takového testu podrobně (nebo to udělá někdo jiný). Teď však uvededu jen konfiguraci a výsledek:

Výsledek bych shrnul takto: anténa pro pásmo 20 m se zhoršila přidáním antény pro pásmo 15m v parametru F/B, a to asi o 2 dB.
Podmínky bych definoval takto: anténa pro pásmo 15 metrů byla přidána nad anténu pro 20m do vzdálenosti, která je nepatrně větší, než je polovina největší rozteče mezi prvky první antény.
Závěr, který lze po tomto testu udělat je: obě antény se v této konfiguraci liší jen nepatrně ve vyzařování, pokud jsme schopni tolerovat méně než 3 dB rozdílu a proto má smysl zkoumat a optimalizovat jejich soustavu.

Poznámka:
1) Mým tzv. prvním testem si jen ověřuji, a to s ohledem na vliv vzájemné impedance, zda moje další konání bude mít smysl. Pokud si pořizujete anténu, u které je evidentní vzájemné působení prvků, měl by vás její autor nebo snad i prodejce přesvědčit, že problematiku vzájemných impedancí řešil. Matematické měření je pracné. Měření za určitých podmínek je však možné a ke stanovení vlivů dostatečné.
2) O tom, co se rozumí vzájemnou impedancí antény, píšu tady.

Optimalizace

Po umístění do finálního schématu a po optimalizaci vyzařuje anténa pro 20m takto:

Pokud srovnáte detailně tento a předchozí obrázek, zjistíte velice nepatrné odlišnosti, budete-li pozorní. Obrázky nejsou identické!!! Jen rozdíly jsou tak nepatrné. Ale to jste asi předpokládali. Vidíte, že můj "První test" byl pro moje úvahy dostačující.

Jak je to, když nepoužijeme optimalizaci, ale jen empirii a snažíme se "dohonit" např. VSWR?

Opět tvrdím, že takový postup není metodou ani při konstrukci a ani při nastavování. Nastavíme však např. toto, když to dobře dopadne:

Asi bych měl obrázek popsat. Takže, nejdřív, co se podařilo. Podařilo se zvýšit zisk o celé 0.3 dB v hlavním směru vyzařování. To je paradoxní a výjimečné. Spíš očekávejte, že to bude opačně. Už se ovšem nepodařilo docílit požadovaného F/B. To mi ovšem bylo divné a bylo třeba najít vysvětlení. F/B bylo nastavováno na signál majáku. Bohužel, dynamický rozsah přijímače nebyl až takový a s AGC cvičily silné stanice na pásmu. A tak siggnál majáku zanikal na hodnotách pod -20 dB, ovšem nikoliv vlivem F/B.

Poznámky:

1. Dynamické vlastnosti přístrojů pro měření směrovosti jsou důležité a ovlivňují výsledek měření. Proto se vyplatí měřit při vyšších výkonech a na hranici zóny, kde již spolehlivě zanikají indukční pole (near fields) a vyzařované pole je dost silné.
2. Vyplatí se měřit v celém rozsahu azimutu. Z posledního diagramu je vidět, že zmizely ( jsou maličké) některé postranní paprsky, tzv. sidelobes. Když víme, jak se má anténa chovat, můžeme usuzovat na nějakou chybu. V tomto případě udělal chybu sám autor té antény. Nebyl důsledný v geometrii a anténu lidově řečeno trošičku "dojebal" při "štelování". Ona byla ještě drobná chybička v přizpůsobovacím obvodu, která by normálně způsobila, že nejlepší VSWR by bylo o několik desítek kHz výše. Pokud by se anténa "neštelovala" na nejlepší VSWR a dělalo se nějak přiměřeně s VSWR, žádná chyba by nevznikla.
3. O "štelování" směrovky na dobré VSWR píšu také zde: http://www.sidlo.com/ok1ufc/nastaveni_smerovky.htm, tam je naopak vidět, že se skutečně "štelovalo" F/B, nic nám necvičilo s AGC, tedy nic nám neovlivňovalo dynamiku měření. Pro změnu tam zase vidíte, že "vylezly" sidelobes.

Závěr

Cílem tohoto článku bylo ukázat na několik věcí. Jednak, že interlaced yagi mohou být opravdu vynikajícími anténami. Ziskovými, s dobrou směrovostí a úzkopásmovými. Kvůli úzkopásmovosti se však musí nastavovat. Když se jenom "štelují", např. jen s anténním analyzátorem, může to mít svá úskalí. Nastavování takové antény není jednoduché a náklady na vše potřebné, např. na čas a pronájem plošiny mohou často převýšit cenu takové antény.

73's Věra & Míra, ok1ufc

Návrat nahoru