Vaše první anténa – půlvlnný dipól
První volbou antény mnoha amatérů je půlvlnný dipól. Ale nenechte se zmást – to, že je snadné je vyrobit, neznamená, že nefungují dobře. Ve skutečnosti půlvlnný dipól často překoná mnoho kompromisních komerčních vícepásmových antén.
Půlvlnné dipóly se snadno instalují a vztyčují a není u nich zdaleka tak pravděpodobné, že by mohly způsobit problémy s EMC/rušením jako u koncově napájených vodičů.
Jak název napovídá, dipól má dva „póly“ nebo sekce k vyzařujícímu prvku. Ve své nejběžnější formě je to poloviční vlnová délka při frekvenci provozu.
Obr. 1 – Rozložení proudu a napětí na půlvlnném dipólu
Toto je jeho základní rezonance a z pohledu na průběhy napětí a proudu (obr. 1) je vidět, že napětí je ve středu na minimu a proud na maximu.
Napájením antény v tomto bodě poskytuje napájení s nízkou impedancí a dobrou shodu s vaším koaxiálním kabelem. Normálně se používá 50 ohmový koaxiální kabel, jako je RG213 nebo RG58, protože to poskytuje přiměřenou shodu.
Dipól, když je namontován vodorovně, vyzařuje většinu svého výkonu v pravém úhlu k ose drátu.
Tímto způsobem může být možné naklonit anténu tak, aby „vystřelila“ ve směru, kde je požadována většina kontaktů, ačkoli rozměry vaší zahrady pravděpodobněji určí, co je možné.
Anténu je také možné provozovat na frekvenci, kde její délka činí tři půlvlnové délky, nebo libovolný lichý násobek půlvlnných délek.
To umožňuje použití dipólu na více než jednom pásmu frekvencí. Například půlvlnný dipól pro provoz na 40 metrech (7 MHz) bude fungovat také jako třípólový dipól na 15 metrech (21 MHz), ačkoli SWR bude o něco vyšší.
Půlvlnné dipóly používané na čemkoli jiném, než je jejich základní frekvence provozu, nebo jakýkoli její lichý násobek, budou fungovat, ale budete muset použít ATU. Je nepravděpodobné, že by takto použitý dipól byl velmi účinný a tomuto typu provozu je třeba se vyhnout.
Konstrukce dipólu
Konstrukce dipólu je velmi snadná. Délka půlvlnného dipólu by mohla být považována za stejnou jako půlvlnná délka signálu ve volném prostoru, ale není tomu tak úplně. Řada efektů, včetně činitele zkrácení, délky/průměru drátu použitého pro vyzařovací prvek a kapacitních koncových efektů, znamená, že skutečná požadovaná délka je o něco kratší.
Délku dipólu lze vypočítat ze vzorce délka (v metrech) se rovná 150 / f, kde f je frekvence v MHz. Pomocí efektů zkrácení lze délku aproximovat ze vzorce: Délka (metry) = 143 / f (MHz)
Délky vypočítané z toho by měly být považovány pouze za přibližnou hodnotu – nejlepší je ustřihnout drát o něco delší než je tento a poté konec drátu ohnout zpět.
Pro vysílací stanici je jedním z nejjednodušších způsobů sledování odraženého výkonu na měřiči poměru stojatých vln napětí neboli VSWR.
Pokud je provoz zkoušen v různých bodech pásma (dbejte na to, aby nedošlo k rušení), bude zaznamenáno, že VSWR je v některých bodech vyšší než v jiných.
Obr. 2: Typický graf VSWR pro půlvlnný dipól
Může být vytvořen graf, který by měl vypadat podobně jako na obr. 2. Délka antény by měla být upravena tak, aby poskytovala nejnižší celkovou úroveň v zájmových oblastech pásma. Pokud se například předpokládá provoz v úseku SSB uprostřed pásma, lze minimum upravit tak, aby k němu docházelo v tomto úseku, při zachování přijatelné úrovně v ostatních úsecích pásma. Pokud se minimální bod VSWR vyskytuje na příliš nízké frekvenci, lze délku antény zkrátit.
Pokud se vyskytuje na příliš vysoké frekvenci, znamená to, že anténa je příliš krátká a je třeba ji nějak prodloužit. Prodloužit drát není zdaleka tak snadné jako zkrátit nějaký drát!
Lze také použít anténní analyzátory, které mohou poskytnout lepší indikaci činnosti antény.
Konstrukční tipy
Je snadné postavit dipól. V podstatě jde jednoduše o půlvlnnou délku drátu přestřiženého uprostřed.
Obr. 3: Typická instalace dipólové antény
Typicky to může být nastaveno jako na obr. 3. I když se může jednat o „standardní“ typ instalace, zřídka je možné provést instalaci přesně takto a je přijatelné, aby vyhovovala požadavkům místa.
Může být například nutné drát poněkud ohnout nebo jej mít nakloněný. Ty do určité míry ovlivní směrový diagram, ale pro praktický provoz to pravděpodobně nebude mít žádný vliv.
Další body, které je třeba poznamenat, jsou způsoby upevnění konců drátu a také připojení napáječe ke středu antény.
V ideálním případě by měly být na koncích použity izolátory, protože tyto body jsou v bodě vysokého napětí. Ideální jsou malé „vaječné“ izolátory (obr. 4a), které se dají koupit poměrně levně od specialistů na antény.
Vaječné izolátory mají tu výhodu, že pokud se z nějakého důvodu zlomí, odpadnou, ale drát a zajišťovací lano budou stále omotané kolem sebe, což znamená, že se anténa nezbortí.
Obr. 4: Anténní izolátory: (a) vaječný izolátor, (b) „psí kost“ nebo žebrovaný izolátor zde použitý jako středový díl dipólu
Napáječ lze připevnit na střed antény mnoha způsoby. Speciální dipólové středové díly lze zakoupit. Další alternativou je použití žebrovaného nebo „psího“ izolátoru.
Je také nutné pamatovat na utěsnění konce koaxiálního kabelu, aby se zabránilo vniknutí vlhkosti. Pokud vlhkost vnikne, ztráty značně vzrostou, takže koaxiální kabel je nepoužitelný.
Rovněž stojí za pokus zajistit, aby konec koaxiálního kabelu směřoval dolů, aby se zabránilo vnikání vlhkosti, i když je utěsněný.
Napáječ může být poměrně těžký a v důsledku toho je někdy vhodné ukotvit koaxiální kabel na vhodný bod, aby na střed antény nevisela příliš velká zátěž. To také zdůrazňuje skutečnost, že pokud je to možné, měl by být použit tvrdě tažený měděný drát. Měď má nízký odpor a její použití bude mít za následek nižší odporové ztráty, ale obyčejný měděný drát se natáhne a časem může být o několik procent delší.
Dipól je to, co se nazývá symetrická anténa. V ideálním světě by měl být balun používán s koaxiálním napáječem (který je nesymetrický), aby se provedla symetrizace.
Použití balunu zabrání tomu, aby koaxiální kabel vyzařoval jakýkoli výkon nebo zachycoval jakýkoli hluk. V mnoha praktických situacích je možné dipól uspokojivě provozovat i bez něj, ale pokud není použit, může existovat mírně zvýšené riziko rušení. Jednoduché baluny lze zakoupit od dodavatelů antén nebo je vyrobit.
Invertované V
Maximum záření z dipólu probíhá ve středu. V souladu s tím je toto nejdůležitější oblast antény, kterou je třeba udržet co nejvyšší.
Obr. 5: Dipól s obráceným V. Obr
Ve spojení se skutečností, že v mnoha situacích je možné mít pouze jeden vysoký stožár nebo vysoký bod na anténě, to často dělá z dipólu invertovaného V (obr. 5) ideální volbu.
Anténa je v podstatě obyčejný dipól, ale spíše než aby byla udržována vodorovně, je použit jeden stožár nebo kotevní bod uprostřed a dvě poloviny dipólu jsou nakloněny směrem dolů od centrálního stožáru.
Ačkoli mění vyzařovací diagram, takže je téměř všesměrový, jeho základní funkce zůstává stejná. Vzhledem ke svému pohodlí a provozním výhodám je tento typ antény široce používán a je oblíbený u mnoha operátorů.
Hlavní bod, který je třeba poznamenat při vztyčování dipólu, je, že spodní konce antény by měly být udržovány mimo dosah lidí.
Konce antény budou mít při vysílání vysoké napětí a instalace by měla být taková, aby se jich nebylo možné dotknout. Také, pokud konce klesnou příliš nízko, můžete způsobit ztráty na zemi – udržujte je pokud možno alespoň tři metry vysoko.
Zajišťovací lana by také měla být instalována tak, aby o ně lidé nemohli zakopnout nebo zakopnout. Tento problém může pomoci překonat vhodně umístěný strom nebo keř.
Další stránky v této sekci – Antény:
