Všeobecně

Jedná se o experimentální krátkovlnnou směrovou anténu pro pásma od 20 m do 6 m. Oba prvky antény jsou stejné délky a jsou napájené. Abych docílil směrového účinku dvouprvkové antény, používám přepínaný LC fázovací člen (2 x 8 bitů).

Popis a rozměry
 

Rozpětí antény: 6.6 metru (2 x 3.3 metru)	Počet prvků: 2, oba prvky jsou shodné, oba jsou napájené
Délka ráhna: 1.6 m	Impedanční přizpůsobení: ATU
Dosažení směrovosti: fázovým posunem napájení prvků

Poznámka: Při malé délce ráhna (jen 1.6m) nelze použitým principem fázování docílit směrovosti na pásmu 20m. Na tomto pásmu se již anténa chová jako rotační dipól.

Schéma antény

Jak anténa vyzařuje?

Cílem bylo dosažení hezkých vyzařovacích diagramů na pásmech 17, 15 a 12 metrů při výšce instalace H=10 metrů a přijatelného diagramu na pásmu 10 m.
Na pásmu 20 m anténa vyzařuje jako rotační dipól (viz poslední diagram).
 

Návrh antény

Návrh antnény, výpočet vyzařování a ověření funkcionality fázovacího členu byl proveden programem EZENC Pro/2+. Byl použit jednoduchý drátový model antény, který obsahoval tabulku použitých prvků (Wires), tabulku fázovacího vedení (Transmission Lines) realizovaného u prototypu TV dvoulinkou, tabulku fázovacího členu "L Networks". Pohledy na snímky obrazovky, které ilustrují, jak se s danými nástroji dělá jsou zde:

a na závěr ještě pohled na základní menu programu:

Přizpůsobení a fázování prototypu

Anténa je přizpůsobená pomocí standardního automatického tuneru s balunem. To znamená, že TCVR je přes automatický tuner a balun připojen k prvnímu zářiči. Pokud bychom druhý zářič připojili paralelně pomocí symetrického vedení (Transmission Line), získali bychom vyzařovací charakteristiku podobnou charakteristice pro pásmo 20 m (14 MHz). Na všech pásmech (od 17 m  do 10 m) můžeme u uvedené antény docílit výborných směrových vlastností, pokud budeme druhý prvek směrovky napájet přes přesný přepínaný fázovací LC člen.

Postup při fázování

Fázování je poměrně pracné. Naštěstí nám digitální systémy umožňují využívat paměť a do paměti ukládat nastavení LC fázovacího členu. Můžeme najít a uplatnit více fázovacích postupů, samozřejmě. Mě se prakticky osvědčil tento jednoduchý:

1. Přepneme fázovač do funkce "rotační dipól", tj. všechny indukčnosti zkratované, všechny kapacity odpojené. To nám umožňuje slyšet u této směrovky signály "zezadu".
2. Najdeme na požadovaném pásmu středně silnou vzdálenou (mezikontinentální) stanici, která delší dobu vysílá výzvu nebo aktivně pracuje. Nasměrujeme anténu podle maximálního signálu. Tak, aby signál přicházel ze směru, kde budeme vyžadovat jeho maximální potlačení.
3. Pomocí programu (posuvníky pro ovládání L a C) nacvakáme přibližně hodnoty LC, které jsme vypočítali pro dané pásmo. Např. v tabulce L Networks (viz výše) vidíme, že pro kmitočet 24.9 MHz je třeba fázovat pomocí indukčnosti L = 6.5 uH a pomocí C = 2.5 pF.
4. Doladíme přizpůsobení pomocí ATU.
5. Jemným pohybem posuvníků L a C kolem predikovaných hodnot naladíme přijímaný signál na minimální slyšitelnost. Často signál zcela zmizí. Opět provedeme naladění ATU a hodnoty fázovacích článků L a C uložíme do paměti.
6. Při příštím používání antény použijeme hodnoty LC, které máme uložené v paměti.

Poznámky:
1. Nemám vymyšlený a ani automatizovaný žádný algoritmus, který by dokázal nastavit fázovací LC člen automaticky, tak, jako ATU vyhledá potřebné hodnoty pro naladění.
2. Fázovací člen je zjednodušený. Pro částečnou eliminaci velké nesymetrie jsou indukčnosti řazeny do obou vodičů vedení. Člen však není zcela symetrický.
3. Související článek o dvouprvkové anténě.

Na obrázku dole vidíme, jak se změní vyzařovací diagram při změně indukčnosti od 15 uH do 25 uH (modrá čára: L=18uH). Na dalším obrázku vidíme, jak se změní diagram při změně C od 10 pF do 15 pF (modrá čára: C=13,5 pF). Je zřejmé, proč jsem fázovací článek LC upravoval tak, aby měl jemný krok C = 0.5 pF.

Poznámky:

1. Ze simulací vidíme, že i v případě ne zcela přesného nastavení LC docílíme F/B cca 10 dB. To je hodnota, která nám výrazně sníží report vzdálené stanice se signálem FT8 proti nastavení režimu rotační dipól (bez LC fázovače). Po přesnějším doladění fázovacího členu docílíme dalšího snížení přijímaného signálu, není též neobvyklé, že signál vzdálené stanice vynulujeme.

2. Dobře nastavená dvouprvková anténa se stejně dlouhými fázovanými dipóly má na relevantních pásmech srovnatelný nebo lepší F/B než například referenční směrovka Mosley Mini-32-A. Relevantní pásmo je 15m, protože na pásmech 17 m a 12 m používá Mini-32-A kit, který plní funkci rotačního dipólu. Protože na pásmu 20 m již nelze tuto popsanou fázovanou směrovku vyladit (kvůli malé vzdálenosti prvků na ráhně) jinak, než jako rotační dipól, není ani toto pásmo relevantní.

3. Prototyp antény jsem si konstruoval pro vlastní potřebu, především pro pásma 17 m a 12 m, kde mi rotační dipól úplně nevyhovuje. Pro ladění používám malý venkovní tuner LDG a pro fázování používám upravený dálkově řízený tuner (z PC) vlastní konstrukce (náhled obrazovek dole). Úprava spočívala v náhradě použitých kapacit tak, abych docílil jemného kroku C = cca 0.55 pF.

Na obrázku vlevo je obrazovka, pomocí které se ladí hodnoty L a C. Hodnoty L a C jsou zobrazeny hexadecimálně. Pro popsaný tuner platí, že C = 140 x (024/255) = 13.2 pF; L = 25 x (184/255) = 18 uH. Tlačítkem STO se uloží hodnota do paměti (pro každé pásmo jsou k dispozici 4 paměti). Paměti pásem 160 až 30 metrů jsou nerelevantní, pásma nejsou použita. Pro pásmo 20m se nastavuje L=0 a C=0. Panel vpravo slouží k přesunutí hodnot uložených v paměti PC do fázovacího LC členu. Stiskne se tlačítko RCL (jedno- správné tlačítko ze 4 tlačítek ve 4 barvách) a následuje stisk tlačítka požadovaného pásma. SW byl původně vyvinut pro dálkově řízený tuner. V aplikaci fázovače LC byl použit bez úprav.