Poslední aktualizace  2022 


   Zemnicí systémy antén LW

Zemnicí systémy antén Long Wire

 
I. Zemnicí kolík


Zemnicí kolík je nejjednodušší zemnicí systém antén Long Wire. Funguje dobře za těchto podmínek:

1. Země je dostatečně vodivá. Dostatečně vodivá znamená, že při měření vf vodivosti níže popsanou metodou nenaměříme hodnotu vf zemního odporu vyšší, než 150 až 200 Ohmů. Toto není zpravidla možné v horách, na skále, apod. Tam musíme použít jiný zemní systém.

2. Impedance antény v místě napájení je dostatečně vysoká. Impedanci lze upravit délkou anténního zářiče. Vysoké impedance, které má anténa poblíž půlvlnných násobků obvykle nevyladíme automatickým anténním tunerem. Při použití kvalitních tunerů (Icom AH-4, Yaesu FC-40) jsem spolehlivě vyladil impedance o velikosti 2 kiloOhmů (vyzkoušeno do odporové zátěže) i vyšší. Tedy vyladil jsem antény, jejichž délka se blížila násobku poloviny vlnové délky.

 

3. Zemnicí kolík je zhotoven ze vhodného materiálu, který má ve vlhké zemi stále stejné vlastnosti. Já používám nerezové tyče ze soupravy na měření uzemnění od Metra Blansko. Lze ho zapíchnout do hloubky asi 400 až 410 mm.

4. Vodič na propojení tuneru a svorky je z normálního měděného lana c PVC izolací,  opatřeného svorkou na připojení kolíku a okem na přišroubování na svorku tuneru. Délka propojovacího kabelu není kritická. Kvůli opakovatelnosti a reprodukovatelnosti experimentů používám stále stejnou délku kabelu (asi 750 mm).

5. Při délce zemnicího kabelu cca 750 mm a délce kolíku přes 400 mm je délka protiváhy těchto prvků v součtu přes 1 metr. Tato délka obvykle stačí k funkci protiváhy u antén, které mají pracovat na kmitočtech vyšších než 10 MHz. Pro pásma 7 MHz a 3.5 MHz je nedostatečná a při nevodivé zemi je třeba použít umělé protiváhy z vodičů ležících na zemi.

6. Aby netekly společné zemní proudy do TCVRu a připojeného PC, používám na koaxiálním napáječi i na napájecím kabelu tuneru tzv. linkové izolátory.

 

 

 

 

II. Umělá zem - protiváha z radiálů ležících na zemi

1. Protiváha z vodičů ležících na zemi funguje při málo vodivé zemi, v písku, na skále i v horách.

2. Pro vyladění tunerem AH-4 jsem obvykle vystačil se třemi až 4 radiály. Nejdelší vodič je vhodný při práci na pásmu 80 m. Nejkratší vodič používám při práci na pásmu 12 m a 10 m.

3. Vodiče jsou opatřené na jednom konci kabelovým okem k připojení na zemnicí svorku tuneru.

4. Aby netekly společné zemní proudy do TCVRu a připojeného PC, používám i s touto umělou zemí na koaxiálním napáječi i na napájecím kabelu tuneru tzv. linkové izolátory.

5. Popsaný zemní systém používám i s anténami typu Rybakov (zářič vinutý na laminátovém teleskopu).

   

III. Zemní systém používaný pro vertikální antény
 
Zemní systém radiálů, které jsou pod povrchem, se mi u antén LW velice osvědčil. Pro experimenty mám v zemi zabetonovanou trubku, ke které mám zatím připojeno asi 16 radiálů. Pouze 2 mají délku asi 20 m, čtyři mají délku 10 m, čtyři mají délku 7.5 m a zbývající jsou kratších délek. Na trubku lze instalovat čtvrtvlnný vertikál, ale trubky lze využít i k montáži tuneru AH-4 a nízké podpěry LW. Vysoká podpěra (10 až 12 m) je ve vhodné vzdálenosti.
 

IV. Které zemní systémy jsou pro LW ty nejhorší?

Jsou to takové systémy, u kterých nám anténa z důvodu nepotlačených společných zemních proudů pochytá nejrůznější průmyslová rušení a stane se nepoužitelnou pro příjem slabých signálů. Jde o tyto systémy:

1. Uzemnění bleskosvodů a uzemnění rozvodných sítí. Důsledek - viz informace na této stránce.
2. Protiváhy tvořené koaxiálními napájči, pokud nelze technickými prostředky zhotovit takové linkové izolátory, které dostatečně oddělí úsek napáječe, který tvoří protiváhu antény od úseku napáječe, po kterém se již společné zemní proudy nesmí šířit (úseky spojené se staniční zemí TCVRu).
3. Staniční země transceiverů. Obvykle jsou v hamovně nebo v blízkosti různých rozvodů nebo jsou od rozvodů nedostatečně vysokofrekvenčně oddělené. Společné zemní proudy obvykle znemožní příjem slabých signálů.

Poznámky:

1. Pokud nemáme zkušenosti s potlačováním společných zemních proudů, s jejich měřením, s alespoň s hrubým odhadem hodnot zemních odporů, se stanovením bodu, ve kterém lze umístnit vyzařovací odpor antény a s orientačním výpočtem účinnosti antény, raději volíme anténu, která pracuje na principu antény izolované od země (symetrické dipóly, smyčky).

2. Zdánlivě jednoduchou LW anténu nám může velice snadno zkomplikovat a samozřejmě znehodnotit nedobrý zemní systém antény a nedobrá izolace společných zemních proudů.

 

V. Měření zemních systémů pro LW a vertikály 
 

Pro nejrůznější experimentální práci jsem potřeboval znát alespoň přibližně velikost vysokofrekvenčního zemního odporu u zemního systému antén. Abych mohl alespoň přibližně stanovit tento parametr, zhotovil jsem si sadu 3 čtvrtvlnných vertikálních zářičů pro pásma 40 m, 30 m a 17 m. Zářiče jsem přidělal na trubku s více připojenými radiály (cca 16 kusů) a nastavil jsem si jX= 0 délkou zářičů. Pokud jdu měřit vf zem neznámých vlastností, použiji tyto zářiče a provedu měření v okolí pracovního kmitočtu s každým vertikálem. Vertikál má na mém zemním systému impedanci asi 45 Ohmů (zaokrouhluji při zjišťování zemní vf vodivosti na 40 kvůli výpočtům z hlavy). Protože teoretická hodnota může být kolem 36 Ohmů (vyzařovací odpor při nulové hodnotě zemního odporu), usuzuji, že můj systém radiálů má zemní odpor asi 10 Ohmů. Pokud připojím vertikální zářič k jinému zemnímu systému, naměřím samozřejmě jiné hodnoty. Horší zemní systémy budou mít vyšší hodnoty zemních vf odporů. Níže uvádím dva příklady hodnot vf zemního systému (pásmo 7 MHz, obrázek vlevo - zjištěna hodnota asi 100 Ohmů, vpravo asi 150 Ohmů). Jev lze samozřejmě dobře modelovat v programech NEC.

 

Poznámky:

1. Protože očekáváme vf zemní odpor nedokonalých zemních systémů v hodnotách desítek až stovek Ohmů, vybavujeme některé typy vertikálních antén (Rybakov) baluny se vzestupným transformačním poměrem, např. 1:4

2. Protože víme, že antény LW mají v bodě napájení zpravidla vysoké impedance, používáme u některých tunerů vzestupný transformační balun na jejich výstupu.

3. Na svorkách antény naměříme (např. analyzátorem) vstupní impedanci antény Zin = Rin + jXin . Rin reprezentuje vyzařování dvěmi základními způsoby - vyzařování elektromagnetickým polem a tepelné vyzařování ztrátovými odpory antény.

4. Vyzařovací odpor antény je fiktivní veličinou. Skutečné i modelované antény však fungují tak, jako kdyby takový odpor skutečně existoval. Polopaticky řečeno to znamená, že vyzařovaná energie se rovná energii, která by se spotřebovala ve vyzařovacím odporu. O vyzařovacím odporu jsem napsal tento článek. Nejčastější chybou amatérů bývá, že nesprávně stanoví bod, ve kterém stanovují na anténě vyzařovací odpor. Ne vždy jde o odpor na svorkách antény (podmínky jsou v článku uvedené). Závěry z měření mohou vést k chybným úvahám při stanovení účinnosti navrhované antény.

 

  

   TU 73, Mira, ok1ufc