Poslední aktualizace  2022 


   Doublet

Doublet

 
I. Popis antény

Krátkovlnná anténa označovaná jako Doublet je velice podobná anténě G5RV.
Základní schéma antény:

Anténa Doublet byla různými autory zkonstruovaná s různými délkami zářiče 2 x L1, například: 2 x 16 m; 2 x 17 m; 2 x 27 m. V uvedených rozměrech jsem anténu prakticky vyzkoušel. V každém případě se rozměry antény stanovují s ohledem na vyzařování v pásmu, které preferujeme jako důležité pro provoz a naše účely použití.

II. Odlišnost mezi anténou Doublet a G5RV

Obě popsané antény se liší zejména způsobem napájení, impedancemi v bodě napájení, principem transformace impedancí a ztrátami v napájecích obvodech antény. 

Zatímco anténa G5RV byla původně konstruována jako anténa s nejlepší optimalizací pro pásmo 14 MHz (zářič délky 3/2 lambda s impedancí cca 100 až 120 Ohmů), s napájecí dvoulinkou (charakteristická impedance 300 Ohmů, délka 1/2 lambda na 14 MHz, aby netransformovala impedance na tomto kmitočtu) a s dlouhým napájecím koaxiálním vedením o char. impedanci 75 Ohmů, které je z principu přizpůsobené s poměrem stotatých vln lepším než VSWR < 2. To však platí jen na kmitočtech v pásmu 20m. Na ostatních pásmech se vždy uvažovalo s použitím anténního tuneru.

Anténu Doublet zpravidla konstrujeme tak, aby měla vyzařovací diagram a účinnost takové, aby nám vyhovovaly pro práci na preferovaném pásmu. Antény s délkou zářiče 32 m, 34 m mají vyzařování podobné půlvlnnému dipólu pro pásmo 80 metrů a anténa s délkou 54 metrů představuje minimální délku pro první seznámení s pásmem 160m a pro solidní práci v pásmu 80 m.

Anténa Doublet se od G5RV odlišuje rozměrem zářiče, provedením transformačního vedení a způsobem napájení. Výborných vlastností transformačního vedení dosáhneme s použitím tzv. žebříčku. Anténa Doublet se zpravidla přizpůsobuje pomocí dálkově ovládaného symetrického tuneru, který je umístěn bezprostředně u napájecího žebříčku. V určitých případech lze použít i nesymetrického automatického tuneru s balunem o transformačním poměru 1:4 na konci.

III. Průběhy impedancí v závislosti na kmitočtu

Anténu Doublet lze zkonstruovat (dimenzovat rozměry) tak, že si tuner snadno poradí s přizpůsobením na všech amatérských pásmech od 3.5 MHz do 30 MHz. Příklady bodů s impedancemi antény na jednotlivých pásmech:

Konkrétní jeden bod s impedancí na každém pásmu ještě zakreslím do dalšího Smithova diagramu:

Není to náhodou. Body jsem zakreslil do jediného diagramu cíleně, a to včetně jednoduchého transformačního LC článku (schéma je na obrázku výše vpravo nahoře). Anténu Doublet lze při vhodně navržených délkách jednoduše vyladit se stále stejně zapojenými prvky dálkově ovládaného LC článku, který si však musíme zkonstruovat pro tento účel.
Anténu Doublet můžeme též tzv. "předladit" pomocí přepínaných LC článků. Pro každé pásmo musí být použit jeden. Po předladění se pohybuje poměr stojatých vln v koaxiálním napáječi do hodnot VSWR max = 3. Taková hodnota VSWR se již nevyznačuje značnými ztrátami ani při delších napájščích a automatický vestavěný tuner moderních TCVRů si s ní poradí a koncový stupeň TXu dokonale přizpůsobí.
 

IV. Modelování vlastností antény

V případě, že se rozhodneme realizovat anténu Doublet, je velice užitečné, abychom si předem stanovili předpokládané průběhy impedancí i vyzařování na provozních kmitočtech. Pro anténu Doublet doporučuji použití SW Eznec PRO/2, který je ke stažení na Internetu zcela zdarma. 
 

V. Model NEC

Základní model pro SW Eznec si můžete stáhnout zde. Základní okno spuštěného programu je na obrázku vpravo.

Modelovaná anténa má rozměry definované tabulkou - viz obrázek dole a schéma antény vypadá takto:

Rozměry v tabulce lze samozřejmě modifikovat dle potřeby.

   

   

Protože anténa Doublet využívá transformačního vedení (žebříček, dvoulinka), je v tabulce vpravo ukázáno, jak se pracuje v programu EZNEC s transformačním vedení, resp. jak se zadávají hodnoty délka, charakteristická impedance, atd. Příklad je pro vedení z TV dvoulinky 300 Ohm o elektrické délce 8 m.
 

Poznámka:

1. Transformační dvoulinka propojuje vodič č. 1, což je střed Doubletu a vodič č. 4, což jsou napájecí svorky na konci žebříčku ( u tuneru).
2. K napájení EZNEC modelu antény je použit jeden zdroj (No. 1, okno Sources), který je umístěn v polovině vodiče (segmentu), s jednotkovou amplitudou a s nulovým fázovým posunem.

   

VI. Co modelujeme?
 

Obvykle potřebujeme znát průběhy impedancí. Ty již byly uvedené a znázorněné ve Smithových diagramech na začátku článku. Dále potřebujeme znát vyzařování antény na všech provozovaných a pro nás důležitých pásmech. Jako příklad uvedu vyzařování na nízkém pásmu (7 MHz), kde obdržíme jednoduchý vyzařovací diagram a na jednom z vyšších pásem, kde obdržíme složitý a členitý vyzařovací diagram. Zde jsou:

 

  VII. Vliv charakteristické impedance transformačního vedení

To je rovněž důležitý a zajímavý parametr a jeho vliv bychom měli u antény znát. Často nám vysvětlí, proč anténa nejde snadno přizpůsobit nebo proč má vysoké ztráty způsobené transformací impedancí (match loss). Na obrázcích níže je zakreslena transformace impedancí s využitím žebříčku o charakteristické impedanci 570 Ohmů a s využitím dvoulinky o charakteristické impedanci 300 Ohmů:

Díky rozdílu v charakteristické impedanci u TV dvoulinky a žebříčku vzniknou rozdíly v hodnotách transformované impedance antény na svorkách. Je dobré být obezřetným a délku žebříčku volit tak, aby použitý tuner byl schopen anténu přizpůsobit ke koaxiálnímu napáječi.
 

VIII. Závěry

1. Antény typu Doublet jsou vynikající antény, které umožňují práci téměř na všech pásmech. K přizpůsobení potřebují tuner. Výborných výsledků dosáhneme s dálkově ovládaným symetrickým tunerem. Kompromisních výsledků však docílíme i s běžným automatickým tunerem, který můžeme na výstupu (směr k symetrickému vedené) vybavit napěťovým transformačním balunem 1:4. Nesymetrický tuner vždy vybavíme na vstupu balunem - linkovým izolátorem pro potlačení společných zemních proudů. Zemní proudy musí být potlačeny také na napájecím kabelu tuneru (aby bylo zamezeno jejich šíření do rozvodů nn) i na řídícím kabelu dálkově ovládaného nebo automatického tuneru.

2. Pokud použijeme dlouhé drátové Doublet antény, očekávejme na vyšších pásmech členité vyzařovací diagramy s mnoha laloky.
3. Doublet anténu  s tunerem a krátkým transformačním vedením lze konstruovat jako otočný (rotační) dipól jen pro vyšší pásma, např. 14 až 28 MHz (moje oblíbená konstrukce, popis někdy příště).
 
 
   TU 73, Mira, ok1ufc