Poslední aktualizace  2022 


  Antenna matchers

Anténní přizpůsobovače

 
I. Popis antény včetně zařízení antenna matcher

Zařízení označovaná jako "antenna matchers" jsem viděl u radioamatérských antén ojediněle. Používají se k přizpůsobení zkrácených dipólových antén a antén typu sloper. Problematiku těchto jednoduchých antén jsem nijak pečlivě nezkoumal a povrchně jsem se seznámil s následujícími typy antén (viz odkazy na návody k použití):

1. Anténa Icom MN-100, resp. MN100L
2. Anténa Diamond, typ BB6W

Princip antény se zařízením antenna matcher lze popsat následujícími obrázky:



II. Princip přizpůsobení

Schéma zapojení přístroje antenna matcher jsem neviděl ani od jednoho z uvedených výrobců profesionálních antén. Anténu BB6W jsem si před léty koupil, vyzkoušel a antenna matcher jsem rozebral rozříznutím krytu. Výrobce použil jednoduchý obvod, který se skládal z vf transformátoru a baterie tlumicích rezistorů. Pro náš experiment předpokládám použití podobného obvodu s tím, že si místo vertikální nebo šikmé (sloper) antény, kterou zkonstruoval Diamond (BB6H) zvolíme anténu typu dipól, s délkou zářiče stejnou, jako má MN-100L, tedy 15 metrů. Tato délka reprezentuje délku půlvlnného dipólu pro pásmo 30 metrů. Pro jednoduchost budeme zářič modelovat (SW EZNEC) ve výšce h = 12 metrů. To je dáno tím, že mám dvě podpěry této výšky k dispozici.

III. Průběhy impedancí samotného zářiče v závislosti na kmitočtu

První obrázek nemá pro další úvahy smysl. Uvádím ho pouze pro ilustraci, aby bylo zřejmé, že dipól uvedené délky má v instalované výšce impedanci kolem 90 Ohmů na kmitočtu kolem 10 MHz a průvěh VSWR je takový, jaký vidíme v grafu.

Jednoduchým přepnutím v okně "View" provedeme zobrazení průběhu impedancí ve Smithově diagramu - viz obrázek níže. Poznámka ve Smithově diagramu nám vysvětluje princip přizpůsobení. Průběh impedancí "se nám točí" kolem středu označeného větší značkou. Antenna matcher provede dvě úlohy. Pomocí vf transformátoru provede transformaci středu tak, aby střed čáry byl na hodnotě 50 Ohmů. Pomocí druhé úlohy provedeme zatlumení antény rezistorem. Tedy zatlumení ztrátové. V případě mého experimentu jsem realizoval tlumení kmitočtově závislé, což jsem realizoval pomocí baterie rezistorů R a jednoho slídového kondenzátoru C (viz schéma).

Pomocí obou kroků získáme například tyto průběhy impedancí (resp. VSWR):

Uvedenými kroky jsem docílil u antény přizpůsobení v rozsahu kmitočtů od 3.5 MHz do 30 MHz s VSWR < 2.
 

IV. Vyzařování antény

Anténa s délkou zářiče 15 m má délku rovnou jedné polovině vlny v pásmu 30 metrů. A vyzařuje takto. Vnější kruh diagramu odpovídá zisku cca 4 dBi.

To je parádička. Na ostatních kmitočtech to však není tak hezké. Na 7 MHz je zisk asi -10 dBi, na kmitočtu 3.5 MHz je zisk - 30 dBi.

Parádička to není ani na vyšších kmitočtech. Už na pásmu 17 m je zisk jen - 6 dBi (uvádím celkem hezký tvar diagramu pro elevaci i azimut).


 

V. Závěry

1. Dipól nebo sloper jediné délky nám umožňuje celkem solidní příjem v celém pásmu krátkých vln.

2. S účinností při vysílání je to horší. Účinnost rapidně klesá, když se s kmitočtem vzdalujeme od hodnoty, na kterou byl navržen zářič, tj. od kmitočtu, který odpovídá polovině délky vlny (u dipólu). Význam slova "rapidně" znamená, že na kmitočtu poblíž půlvlnné rezonance má anténa zisk cca + 4 dBi (10 MHz) a například na kmitočtu 3.5 MHz má anténa zisk -30 dBi. To znamená, že z plného výkonu transceiveru uděláme QRPP zařízení.

3. S tak nízkým ziskem jsem dokázal s anténou pracovat na všech pásmech (digimód FT8, výkon TX do 100 Wattů, vyzářený výkon QRP mimo 10 MHz, na 3.5 MHz a 7 MHz QRPP).

4. Dipólová anténa uvedených rozměrů byla poměrně tichá a prokázala výborné výsledky při příjmu. Podobné využití - viz obrázek č. 3. Na nízkých kmitočtech jsem ji při příjmu využíval s předzesilovačem popsaným u antény EWE.

5. Popsaný princip má jedinou výhodu - jednoduše realizovaný princip přizpůsobení v celém rozsahu kmitočtů. Vykoupený tím, že umělá zátěž opravdu nevyzařuje.
 
 
   TU 73, Mira, ok1ufc