|
SMĚROVÁ ANTÉNA HB9CV [1961&1969] Překlad instrukční příručky Rudolfa Baumgartnera HB9CV „Die HB9CV Richtstrahlantenne“, vydané DL1CU, Stuttgart 1, Box 585.
Nejprve několik slov k autorovi. Rud. Baumgartner je s radiotechnikou spojen jako amatér i jako profesionál. Narodil se 11.11. 1914 v Bernu. Jako dvacetiletý mladík se začal živě zajímat o vysokofrekvenční techniku a v roce 1937 se mu podařilo získat oprávnění k provozu vysílací stanice. Odborné studium zakončil v roce 1943. Od té doby byl zaměstnán u firmy Brown Boveri v Baden (ve Švýcarsku) a fy Hasler v Bernu na poli nosné telefonie. V r. 1947 vstoupil do služeb státu a dodnes pracuje jako inženýr VF techniky v ministerstvu obrany. Zkušenosti načerpané v jeho amatérské praxi měl možnost již mnohokrát uplatnit jak na jeho civilní, tak i vojenské životní dráze. Od začátku druhé světové války byl zařazen u spojovacích jednotek švýcarské armády a v součastné době má hodnost majora. Jako nadšený radioamatér postavil si celé zařízení vlastnoručně a v součastné době se se svým 100 W vysílačem věnuje převážně DX provozu a navazuje spojení se svými přáteli po celém světě. Jeho poslední větší prací byly pokusy s anténou jejíž popis dále následuje. Dobré výsledky s uvedenou anténou jej podnítily k dalším pokusům a můžeme tedy očekávat další zlepšení na základě nejnovějších poznatků. Poznámka OK1TEH: HB9CV SK 25. března 1985 ve věku 71 let. Předmluva Dnes jistě není nutné zdůrazňovat jaký význam pro dobrý přenos informace v pásmu VKV má dobrá anténa. Dostatečným důkazem toho je stále množící se počet antén pro příjem TV nebo VKV signálů. Technika zabývající se navrhováním antén se stala vpravdě obtížným, speciálním i když ještě v žádném směru zakončeným oborem. Další vývoj na tomto poli se vyplácí hlavně proto, že zlepšení spolehlivosti spojení v poměru k vynaloženým nákladům nelze jinými prostředky dosáhnout. Směrovka HB9CV vzhledem k jejím vlastnostem právě představuje takovéto zlepšení. Uvážíme-li, že jako dvouprvková anténa podává výkon jako dobrá tříprvková nebo jako průměrná čtyřprvková anténa, je to jistě vítaný přínos na „dalších" TV pásmech, přímo nabízí své přednosti amatérům, především v pásmech 20, 15 a 10 m, kde mnoha amatérům stavba směrovky působí potíže a proto by takováto stavba měla být předem řádně rozvážena. Shora uvedené přednosti, které budou dále rozvedeny, by měly pomoci váhajícímu amatérovi k rozhodnutí pro tento typ antény. Anténa HB9CV byla vyvinuta v roce 1954 a od této doby byla postavena mnoha amatéry k jejich plné spokojenosti. Na základě mnoholetého provozu byly vyřešeny mnohé elektrické i konstrukční otázky, takže je možné poskytnout vyčerpávající technický popis. Pro pochopení funkce jsou potřebné znalosti základů radiotechniky vyžadované při zkouškách na koncesi. Popis je proveden tak, aby si přišli na své jak odborníci, tak laici. Práce na beznadějně přeplněných krátkovlnných pásmech si stále více vyžaduje směrové antény a to hlavně na pásmech 20, 15 a 10m, kde je těch asi 200.000 amatérů stále více utlačováno stanicemi jiných služeb, pracujících v amatérských pásmech. Je to také jediný prostředek jak se prosadit na pásmu, aniž bychom zbytečně rušili stanice v nežádaném směru. Jestliže tato kniha přispěje k radosti ze zlepšených možností spojení a přitom pomůže zmenšit rušení mezi amatéry navzájem, splnila svůj účel. Tato kniha byla napsána ve třech řečech, a to německy, francouzsky a anglicky. Dále děkuji nakladatelství, z jehož iniciativy se dostalo vydání této knihy široké mezinárodní veřejnosti. Bern, dne 1. června 1961. T. Baumgartner.
Klasickou formou zářiče představuje půlvlnný dipól, který má schopnost kmitat na resonančním kmitočtu. V anténě buzené z vysílače vznikají střídavé proudy a napětí, vytvářejí kolem ní rychle vznikající a opět doznívající elektromagnetické pole, které se šíří daleko do prostoru. V důsledku konečné rychlosti šíření elektromagnetického (dále jen elmg) pole 300.000 krm/sec. nestačí se vnější část magnetických silokřivek vrátit včas zpět k anténě a je proto následujícími siločarami jakoby odstrkována, což můžeme považovat za zjednodušený výklad vyzařování elmg energie do prostoru.
Na základě tohoto sice jednoduchého, leč logického vysvětlení (viz /1/), si můžeme učinit obraz o tom, jak asi je vyzařována elmg. energie z antény a to i přes skutečnost, že již v minulém století geniální Maxwell zakotvil do matematických rovnic své zákony o vyzařování elmg. energie. Nutno však poznamenat, že přesný mechanismus jak vysílací anténa vyzařuje elmg. energii do prostoru, je dosud tajemstvím. U zmíněného půlvlnného dipólu můžeme pozorovat minimum vyzářené energie podél osy, zatímco maximum je kolmé k ose. To můžeme dobře vidět na obr.1. Vybudíme-li několik za sebou nebo vedle sebe uspořádaných dipólů, můžeme změnou jejich vzájemné vzdálenosti měnit průběh fáze a tím i vyzařovací diagram soustavy. Tato změna je vyvolána vzájemným působením jednotlivých dipólů možno říci interferencí, na jejímž základě jsou vlastně uspořádány směrové antény. Mnohdy před námi vyvstane požadavek soustředit vyzářenou energii do určitého poměru. Geniální a při tom jednoduché řešení bylo navrženo již před mnoha lety japonským vědcem Yagim. Umístíme-li totiž blízko sebe (ve vzdálenosti asi λ/4 až λ/10) dva dipóly, přičemž jeden z obou budíme energií z vysílače, počne druhý vlivem elmg. pole vzniklého kolem prvého dipólu parasitně kmitat. Prodloužíme-li však nyní tento parazitně napájený prvek, pak již nebude mít přesnou resonanci s prvkem buzeným, bude zatížen induktivní složkou, čímž dojde k fázovému posunutí, které má za důsledek, že vyzařování energie ve směru A se podporuje (obr. 2), zatímco ve směru B působí proti. Opačně se bude chovat prvek který uděláme kratší než odpovídá resonančnímu kmitočtu, neboť na něm bude převládat kapacitní složka, která vyvolá fázové posunutí opačného směru, než tomu bylo v předchozím příkladu a prvek působí tedy jako direktor a musíme jej tedy zařadit před zářič.
Uspořádáme-li oba právě popsané prvky kolem zářiče, dostáváme vlastně klasickou formou Yagiho antény, čili tříprvkové směrovky (obr. 3). Taková anténa je v porovnání s normálním dipólem podstatně výkonnější. Případným dalším přidáváním prvků, hlavně direktorů, jak se to obvykle dělá u antén pro VKV, můžeme dále zvyšovat zisk. Přírůstek zisku však již od 4. prvku je velmi malý a s každým dalším dalším prvkem klesá. Důvodem, proč se Yagiho anténa těší takové oblibě tkví v tom, že je u ní třeba napájet jen jediný prvek, lze ji mechanicky řešit jako celokovovou, čímž se stává velmi odolnou vůči povětrnostním vlivům. Účinnost každého parazitně buzeného dipólového prvku je však nejistá a v žádném případě ji nelze srovnávat s účinností přímobuzených prvků. Tím se dostáváme k myšlence napájet reflektor i direktor přímo z vysílače se správným fázováním a tím se přiblížit k 100% účinnosti. Zde musíme nutně jen na základě úvahy dojít k závěru, že svazkování elmg. energie, jakož i její vyzáření, je u dvou prvků přímo buzených lepší než u tříprvkové Yagi, což je dnes již plně prokázáno. Zůstává otázka, zda však můžeme i navzdory komplikovanému napájení postavit takovouto anténu tak pevně a trvanlivě jako anténu Yagiho.
Přibližně v roce 1951 popsal H. J. Gruber W8MGP plněbuzenou dvouprvkovou anténu označenou jako ZL - speciál (viz /2/), která sestává ze dvou smyčkový dipólů (obr. 4). I když byla dokázána její výkonnost, přece jen bylo její konstrukční řešení poněkud obtížné, neboť si vyžadovalo silné nekovové nosné konstrukce, na níž pak byly oba smyčkové dipóly mnoha rozpěrkami upevněny. Směrovka HB9CV sjednocuje v sobě elektrické přednosti vzájemného napájení obou prvků, jakož i mechanickou pevnost konstrukce antény Yagi. Jde o dva jednoduché dipóly buzené přes dva přizpůsobovací úseky tvaru T (obr. 5). Podstatné zjednodušení tkví v tom, že celý napájecí systém je z měděného drátu, provedení je jednoduché, náklady zanedbatelné a konstrukce i po pětiletém provozu elektricky stálá a odolná proti povětrnostním vlivům. Charakteristické znaky HB9CV I když v následujících odstavcích bude pojednáno o charakteristických vlastnostech směrovky HB9CV, je přece jen účelné hned na začátku je shrnout do zkrácené formy a dokázat, že anténa opravdu vyhovuje po všech stránkách. — Malé náklady ve vztahu k odevzdanému výkonu: je rovnocenná optimálně naladěné tříprvkové yagi s velkou vzdáleností prvků (wide spaced) nebo čtyřprvkové s prvky blízko sebe (close spaced). — Nekritické elektrické nastavení: není třeba nic dodatečně nastavovat, anténa je po smontování ihned schopna provozu. — Dobrá šířka pásma dokonce i na 10 m pásmu od 28 do 29,5 MHz bez podstatného poklesu vyzářené energie. — Příznivé napájecí poměry: dobrý PSV na resonančním kmitočtu se mění vlivem rozladění jen velmi zvolna. Srovnání s jinými směrovkami Je zbytečné stavět tři nebo čtyřprvkovou směrovku s parazitně napájenými prvky, jestliže stejných nebo dokonce lepších výsledků můžeme dosáhnout s anténou HB9CV. Tato skutečnost může mít vliv na rozhodnutí mnohého amatéra právě pro pásmo 20 m, které oproti 15 a 10 m pásmům dovoluje v každé době a za každého stavu sluneční činnosti spojení na velkou vzdálenost a proto zůstává hlavním DX pásmem. Ztráty absorpcí jsou zde pochopitelně větší, než je tomu u pásem 15 nebo 10 m a navíc zde jako na poměrně úzkém pásmu přichází v úvahu silné rušení jinými než amatérskými stanicemi, pracujícími na tomto pásmu. Úspěšný provoz je možný tehdy, jestliže síla přijímaného signálu překročí průměrnou úroveň rušení. Abychom toho mohli dosáhnout, potřebujeme výkonnější vysílač s příkonem alespoň 50-200 W, navíc opatřený směrovkou. Mnozí amatéři se lekají právě velkých rozměrů směrovky pro pásmo 20 m, ale dva prvky jsou tak maximum, které můžeme ještě riskovat. Je pak otázka, zda ten malý zisk, který má dvouprvková anténa vyplňuje s parazitním buzením, vyváží náklady na její pořízení. Zde právě HB9CV vyplňuje mezeru a prosazuje se tím, že při rozumných nákladech poskytuje dostatečný výkon. V některých případech se stavba antény HB9CV ukáže dokonce jediným možným řešením pro 20 m pásmo. Všimněte si ale ještě dalších typů směrových antén. Vynikajícím zlepšením základního typu antény je G4ZU a všechny její varianty. Autor původně myslel, že HB9CV byla touto třípásmovou směrovkou překonána, což mělo za následek i opožděné vydání této publikace, ale přesvědčil se, že tomu tak není. Chce-li si někdo postavit směrovku pracující na třech pásmech s co nejmenší nejmenšími náklady, pak je G4ZU tou pravou anténou. Při tom ale nesmíme zapomenout na jednu důležitou skutečnost, že totiž všechny vícepásmové antény jsou vlastně kompromisním řešením. To se projevuje hlavně v tom, že taková anténa má na 20 m pásmu zmenšenou účinnost, zatímco v pásmu 10 m pracuje dobře. Z praxe však víme, že na 10m pásmu lze i s náhražkovou anténou dosáhnout dobrých výsledků, což o 20 m pásmu říci nelze. Přes tuto „nectnost" G4ZU dává vzhledem k vynaloženým nákladům vynikající výsledky. Chce-li ovšem někdo postavit anténu, která by pracovala na jednom nebo více pásmech bezkompromisně, pak lze doporučit HB9CV. Pro práci na více pásmech musíme mít ovšem pro každé pásmo samostatnou dvouprvkovou anténu. Toho se však netřeba lekat, protože jak bude uvedeno dále, lze antény pro jednotlivá pásma umístit do pater nad sebou. Celkem známou skutečností je to, že vlastnoručně vyrobenou směrovku se podaří optimálně seřídit jen tomu, kdo správně pochopí její činnost a ovládá nezbytné teoretické základy. V opačném případě lze doporučit koupit si tvárně nezbytné teoretické základy. V opačném případě lze doporučit koupit si továrně vyrobenou anténu. A zde je na místě poznamenat, že jednou z hlavních předností HB9CV je to, že u ní zcela odpadá jakékoliv dodatečné seřizování a tím se přímo nabízí lidem nemajícím dosud žádné zkušenosti se stavbou a seřizováním beamu. Měli bychom si však ještě všimnout antén nazvaných „minibeam". Zde se využívá zkušenosti, že lze každou anténu libovolně zkracovat, jestliže zkrácením zmenšenou kapacitu nebo indukčnost antény nahradíme jinak a přivedeme ji tak znovu na resonanční kmitočet. To se obvykle provádí tak, že do proudové kmitny zařazujeme indukčnost, nebo do napěťového uzlu zařazujeme kapacitu. Ovšem každým zmenšením účinné plochu antény se zmenšuje i elektromagnetické pole kolem ní, což má za následek zmenšení její účinnosti. Elektricky se to projevuje zmenšením vyzařovacího odporu. Vyzařovací odpor víceprvkových antén se pohybuje mezi 10 a 20 Ω, zatímco vf ztrátový odpor u konstrukcí z trubek z lehkých kovů se pohybuje mezi 1 až 2 Ω. Pak se účinnost pohybuje kolem 90%. Zkracováním však se můžeme dostat k takovému případu, že vyzařovací odpor klesne ku příkladu na 5 Ω, zatímco ztrátový odpor naroste rovněž na 5 Ω. To představuje pak účinnost 50 %. Ztráta poloviny výkonu se na hlasitosti ještě nijak podstatně neprojeví, ale zařazením cívek ovlivníme sinusový průběh proudu a napětí na anténě, což má přímí vliv na směrovost antény. Proto by stavba minibeamu měla být uvažována skutečně jenom tam, kde nejsou možnosti postavit anténu plné délku. Je ještě mnoho různých druhů směrových antén, jejíchž rozbor by přesáhl rámec této publikace. Skutečností však zůstává, že směrovky s paralelními dipóly na způsob HB9CV, lze snadno konstruovat celkové, čímž je dána jejich dobrá odolnost proti povětrnostním vlivům a hlavně jsou snadno otočné. Komplikované systémy pak kladou větší požadavky na konstrukční řešení, aby byla zachována trvanlivost antény. Amatér očekává od své antény radost ze spojení a je proto třeba ji postavit tak, aby mohl klidně spát i za bouře a nečasu. Technický popis No následujících obrázcích jsou uvedeny všechny nutné rozměry pro stavbu. Údaje jsou vyzkoušené a v praxi ověřené.
Na obrázku 6, je anténa HB9CV která pracuje již v mnoho vyhotoveních.
Na obr. 7. je napájení provedeno transformátorem gama, jak to vyžaduje nesymetrický vstup vysílače. Autor podtrhuje, že s tímto druhem napájení nemá vlastní zkušenosti a nemůže se tedy za ně zaručit. Mnoho amatérů však již potvrdilo, že i gama přizpůsobení dává stejně dobré výsledky jako přizpůsobení tvaru T. Všechny další podrobné otázky týkající se rozměrů budou rozebrány v následujícím technickém a konstrukčním dílu spolu s rozměru pro pásma 20, 15 a 10 m (obr. 17). Hlasitost - decibel - výkon Nežli se začneme zabývat anténami všeobecně a směrovkami zvlášť, učiňme si obraz, jak se na přijímací straně projeví změna výkonu vysílače nebo účinnosti antény.
Tab.8 : Srovnávací tabulka dB a poměru výkonů P U většiny spojení je zachycený signál převáděn na zvuk. Hodnotíme jej jako dobrý, jestliže jeho úroveň je podstatně vyšší než šum přijímače a ostatní rušení na pásmu. V takovém případě je udávána síla signálu S9. Aby pro takovouto sílu byl stanoven stejný metr, dohodli se výrobci přijímačů, že signálem S9 bude označováno vtupní vf napětí 50 μV a na tuto hodnotu jsou cejchovány S-metry. Ale abychom se dostali dál, řekněme si, že decibel (dB) je poměrová jednotka udávající vztah dvou výkonů P1, P2 podle vzorce: dB = 10 . log P1/P2 Tento vzorec se stane srozumitelnějším, nahlédneme-li do tabulky 8, v níž jsou obsaženy v radiotechnice nejčastěji se vyskytující poměry výkonů. V tabulce 9. jsou porovnávány závislosti mezi hlasitostí, výkony v dB, vstupním nebo anténním napětím a hlasitostí podle sluchu.
Tab. 9: Vzájemný vztah mezi silou signálu, výkonový poměrem v dB, vstupním napětím přijímače a srovnáním hlasitosti podle sluchu V tabulce je označena hlasitost S9 při vstupním napětí 50 μV jako výkonová úroveň 0 dB. Pro signály vyšší úrovně se obvykle používá označení třeba S9+12 dB a podobně, zatímco pro signály s menší úrovní než S9 je údaj dB záporný. I když to vypadá trochu nezvykle, nečiní udávání síly tímto způsobem žádné potíže. Pamatujme však, že rozpětí od jednoho stupně S k druhému, je 6 dB což odpovídá čtyřnásobnému zvětšení výkonu. Na příklad posloucháme vysílač o výkonu 100 W silou S9, pak snížení jeho výkonu na 25 W vyvolá pokles přijímaného signálu o 1 S tedy na S 8. Snížíme-li dále výkon vysílače na pouhých 6,25 W, tedy -12 dB oproti původnímu výkonu, projeví se to dalším poklesem hlasitosti o 1 S tedy na S 7. Opačně je tomu, jestliže bychom chtěli docílit zvětšení hlasitosti signálu o jedno S, pak bychom museli zvětšit výkon vysílače na 400 W. Ve třetí kolonce tab. 9. (vstupní napětí) vidíme, že ke zvýšení hlasitosti o jedno S je třeba dvojnásobného anténního napětí, což plně souhlasí se shora uvedeným čtyřnásobným zvětšením výkonu, poněvadž předpokládáme, že odpor antény zůstává konstantní. Je-li tato v resonanci a správně přizpůsobena, pak můžeme počítat jen s reálnými odpory a bude zde tedy platit i Ohmův zákon pro stejnosměrný prou, podle kterého se při konstantním odporu R při zdvojnásobení napětí U musí zdvojnásobit i proud I (U = I . R). Z toho pak vyplývá podle P = U . I i zčtyřnásobení výkonu. Z toho vidíme, že výkon P roste oproti proudu nebo napětí kvadraticky. V kolonce síla signálu, čitelnost a šum jsou číselné údaje srovnány podle citlivosti lidského ucha a mají nám posloužit k rozhodnutí, zda zvýšíme výkon vysílače, nebo si pořídíme lepší anténu. Zdvojnásobení vysílací energie můžeme označit za bezúčelné, protože zisk 3 dB, což odpovídá 1/2 S, protistanice sotva postřehne. Teprve čtyřnásobné zvýšení výkonu má nějakou cenu. Dále z tabulky vidíme, že zisk parazitně buzené dvouprvkové antény 5 dB nedává přírůstek ani celého S stupně, což je sice patrné, ale nijak zvlášť výrazné zlepšení. Naproti tomu zisk 8-10 dB, který nám může HB9CV zaručit, je již velmi podstatným zlepšením. Činnost antény HB9CV V současné literatuře sotva najdete pojednání o dvou společně buzených nestejně dlouhých dipólech vzdálených od sebe λ/8. Matematické pojednání je velmi obtížné a tak na základě logických úvahy a pokusů se dostaneme podstatně dál. Jelikož dobré výsledky jsou již praxí ověřeny, je možné, že vědeckou cestou se dostaneme dalšího zlepšení. Pokusme se nyní až všeobecně, přesto srozumitelně vysvětlit činnost antény HB9CV. Vzdálenost λ/8 mezi oběma prvky byla zvolena proto, že se jak po elektrické, tak po konstrukční stránce jevila nejvýhodnější. Docilujeme při ní totiž nejvýraznějšího jednostranného vyzařování. Toho lze dosáhnout u antény, u níž je fázový úhel jednoho z prvků zpožděn o 225° (tj. 180+45°) nebo předbíhá o 135° (180-45°). Abychom toho mohli dosáhnout, musíme splnit tři podmínky: 1. Napájecí systém musí být uspořádán tak, aby oba dipóly byly buzeny s uvedeným posunutím fáze. Toho docilujeme jednak přetočením spojovacího nebo lépe řečeno fázovacího vedení o 180°, čímž vznikne i elektrické otočení fáze o 180°, a dalšího zpoždění 45° pak dosáhneme vřazením vedení o délce λ/8 mezi napáječe a reflektor (zadní prvek). 2. Stejně i vazba mezi oběma prvky musí být nastavena tak, aby oba dipóly byly buzeny se stejným fázovým posunem tj. 225°, jinak by působila proti. To dosáhneme prodloužením zadního a zkrácením předního prvku, takže anténa nyní sestává vlastně jen z reflektoru a direktoru. 3.Aby anténa pracovala s co nejlepším účinností, musí představovat v bodě napájení čistě ohmickou složku, čili její napájení musí být bez odrazů. Délku prvků můžeme totiž volit tak, aby se induktivní složka reflektoru v napájecím bodě kompensovala s kapacitní složkou direktoru. Napájení Oba prvky jsou napájeny přes dva přizpůsobovací úseky tvoru T spojené fázovacím vedením. Napáječ je připojen přes T úsek k direktoru. Celé fázovací vedení i T úseky můžeme provést z měděného drátu s PVC isolací, jehož průměr má být přibližně stejný jako průměr vodičů v napáječi. Tato levné provedení si můžeme dovolit proto, že vf energie z vysílače přivedená do napájecího bodu antény majícího stejnou impedanci jako napáječ, vyvolá v tomto bodě i na přizpůsobovacích úsecích včetně fázovacího vedení postupnou vlnu a nemohou zde tudíž vzniknout větší proudy nebo napětí než na samotném napáječi. Je tedy zcela zbytečné tyto úseky dělat z trubek nebo podobně. Při symetrickém napájení dvouvodičem s impedancí 150 nebo 240-300 Ω jsem dosahoval přibližně stejných výsledků, zatímco při plochém dvojdrátu s impedancí 75 Ω jsem neuspěl. Symetrickému napájení přes T úsek 150 Ω odpovídá nesymetrické napájení přes úsek gama pro použití koaxiálního kabelu. V /3/ je poukazováno na nedokonalost přizpůsobení T-úseky, protože se strany napáječe se jeví jako zkrat pro střední úsek dipólu ležící mezi nimi, čímž vzniká nežádaná ztrátová složka. Autor tam navrhuje řešení pomocí kondensátorů zařazených do T-úseků. Pokusem se však ukázalo, že u HB9CV je jejich nastavení krajně kritické a sebemenší odchylka od přesného nastavení vyvolá přesun veškeré vyzářené energie zcela na direktor nebo reflektor. Proto toto řešení nedoporučuji. Je však možno shora uvedenou ztrátovou složku kompensovat malou změnou délky prvků, což jsem učinil a výsledkem je dobrý PSV, podle kterého lze usuzovat, že malá nepřesnost v nastavení T-useku je zanedbatelná. Fázovací vedení by mělo splňovat tyto podmínky: 1. Aby nevyzařovalo, měla by být jeho rozteč nejvýše 12-25 mm i když není nijak kritická. Vlnový odpor při těchto malých délkách (λ/8) je rovněž bezvýznamný. 2. Fázovací vedení provedeme isolované, aby se nikde nemohlo spojit do zkratu ani s jinými kovovými částmi antény. Elektricky je zcela je zda vedení pěkně pomocí rozpěrek nebo na nosník položíme přímo. 3. Elektrická délka fázovacího vedení má být λ/8. Jak známo, je rychlost šíření na dvou paralelních vodičích o něco menší než rychlost světla c, čili asi 0,9c. Uspořádáme-li přizpůsobení T nebo gama podle obr. 6 nebo 7, je fázovací vedení automaticky kratší asi o 10%, čímž je již dáno správná délka. Samozřejmě že můžeme použít i dvojlinky 300 Ω, jejíž zkracovací činitel je udáván výrobcem mezi 0,82-0,86. Neměli bychom používat kablíku s malou impedancí, protože jeho zkracovací činitel je příliš malý a délka pak vychází velká. Pokusně bylo dokázáno, že odchylky od správné elektrická délky fázovací vedení +- 10% se nijak zvlášť neprojevily. Ke konci tohoto odstavce několik rad k volbě napáječe. V první řadě je dán výstupném (symetrický - nesymetrický). Můžeme použít dvoulinky 150-300 Ω nebo koax pro přijímací antény, ale jen asi do výkonu 200 W a délku 12 m. Pro větší výkon nebo delší napáječ použijte kabel s dostatečně silným vnitřním vodičem, který bude mít menší ztráty.Autor použil dvojvodič s impedancí 150 Ω a to proto, že ztráty jsou jen o málo větší než u dvoulinky 300 Ω, ale jeho průměr je podstatně menší, což lze využít při konstrukci více antén nad sebou, kdy kabel vnitřkem nosné trubky až do domu. Přitom si nemusíme dělat starosti s distancováním kabelu od stěny trubky, protože pokusem bylo ověřeno, že ležel-Ii kabel 150 Ω přímo na stěně nosného stožáru, změnila se jeho impedance oproti distancování jen o 5%, zatímco 300 Ω kabel vykázal změnu až 30% (viz /4/). Pro nesymetrický výstup, pak pochopitelně použijeme koaxiální kabel 75 Ω a přizpůsobení provedeme pomocí gama. Také zde se řídíme výkonem vysílače a délkou napáječe a snažíme se, aby útlum a ostatní ztráty nepřesáhly 2 dB, tj. asi 20 % anténního výkonu. Zatížitelnost i útlum kabelu uvádí jednotliví výrobci. Ještě, že k napájení HB9CV můžeme použít i různých jiných napáječů spojených impedančními transformátory, jak je to popsáno v /3/. Ovšem tou nejlepší metodou je homogenní kabel od vysílače až k anténě pochopitelně oboustranně správně přizpůsobený. Resonanční kmitočet a délka prvků Anténu můžeme uvést do resonance tehdy, mají-li oba dipóly délku 0,96 . λ/2. Stejný resonanční kmitočet zůstane zachován, jestliže jeden prvek prodloužíme o kolik jsme druhý prvek zkrátili. Ponecháme-li oba prvky stejně dlouhé, má anténa sice jednostranný vyzařovací diagram, který však není příliš dobrý. Je to proto, že nejsou zachovány správné fázové poměry. Pokusně pak bylo zjištěno, kterou změnu délky prvků se dosáhne nejlepšího výsledku. Zisk antény a předozadní poměr Vztah mezi ziskem antény a jejím předozadním (dále jen PZ) poměrem je znázorněn na obr. 10. Vidíme v něm, že největšího zisku dosáhneme při reflektoru dlouhém 0,98 . λ/2 a direktoru dlouhém 0,94. λ/2, čili při rozdílu délek 4 %. Nejlepšího PZ poměru naproti tomu dosáhneme při 11 % rozdílu délek. Jako optimální délkový rozdíl můžeme tedy označit 8 %, při kterém je relativně nejlepší zisk i PZ poměr. To tedy odpovídá reflektoru o délce λ/2 a direktoru 0,92 . λ/2. K volbě tohoto kompromisu vedou dva důvody a to jednak z praxe víme, že PZ poměr u směrovky má stejný význam jako její přední zisk, a to zvlášť při příjmu, kde potlačení signálu z nežádaného směru je velmi důležité. Druhým důvodem je poměrná širokopásmovost antény při těchto délkách.
Efektní zisk HB9CV můžeme v praxi uvažovat 8-10dB, což odpovídá 6,3-10x zvýšení výkonu oproti jednoduchému dipólu. Jsou-li však obě korespondující stanice vybaveny směrovkami jak pro příjem tak pro vysílání, pak se oba zisky sčítají a lze počítat s přírůstkem hlasitosti 16-20 dB, což je až 3 S oproti použití normálního dipólu u obou stanic. Takovéto případy se vyskytují dost často, ale jsou i výjimky jak směrem nahoru, tak i dolů. PZ poměr bylo možno hodnotit až po delší době provozních zkoušek, přičemž se ukázalo, že je značně závislí na úhlu, pod jakým vlna na anténu přichází nebo je vyzařována. Lze jej naměřit v rozmezí 10-40 dB. Vyšší hodnota byla naměřena při dálkových spojeních mezi HB a W, zatímco pro short skip několika set 1000 km, kdy po jednom odrazu od ionosféry dopadá vlna na anténu pod příliš strmým úhlem, byl PZ jen kolem 10 dB. Jako střední hodnotu však můžeme udat 25 dB, kterou bylo možno naměřit v rovinné krajině mezi autorovým QTH a protistanice vzdálenou asi 8 km, s níž byly pokusy konány. Vliv vertikálního úhlu
Popsané rozdíly zisku antény, zvláště pak PZ poměru, jsou větším dílem závislé na vertikálním diagramu. Abychom to snáze pochopili, představíme si jeho znázornění ve volném prostoru podle obr. 11. Vidíme, že nejmenší část vyzářené energie jde od antény směrem dozadu. Při příjmu nebo vysílání signálů pod úhlem 10°, jak se to vyskytuje převážně při DX provozu, můžeme očekávat velmi dobrý PZ poměr (kratší šipka), Ale již s poměrně malým zvětšením vertikálního úhlu, pod nimž stanici přijímáme, se vlivem vyzařovacího .diagramu PZ značně zhorši. I když v praxi přichází v úvahu jen horní polovina diagramu z obr. 11. vlivem odrazů od země budou poměry podstatně složitější, zůstane právě popsaný princip v platnosti a může nám posloužit k pochopení rozdílů v PZ poměru při různých vzdálenostech protistanic. Poměr stojatých vln a šířka pásma Na základě mých vlastních zkušeností i zkušeností jiných amatérů používajících anténu HB9CV, pohybuje se poměr stojatých vln (dále jen PSV) mezi 1 : 1,05 až 1 : 2. Je to poměr mezi energií nebo proudem a napětím jdoucím z vysílače do antény do antény a zpět k vysílači. V ideálním případě, kdy na vedení nejsou stojaté vlny, je PSV 1 : 1. Máme tedy vedení s čistou postupnou vlnou. Takové vedení přenáší energii z vysílače bez ztrát. Při chybném přizpůsobení napájecího vedení k anténě, projeví se na něm stojaté vlny vznikem proudových kmiten se zvýšenými tepelnými ztrátami a napěťových maxim se ztrátami dielektrickými. Z těchto důvodů není vhodné voli vedení s malým průměrem vodiče a tenkou isolací. Je však užitečné vědět, jaké dodatečné ztráty představuje zhoršený PSV. Podle /4/ to je: PSV
Přídavné ztráty (%)
Vyzařovací diagramy Na obrázcích 13 a 14 jsou vyzařovací diagramy antény zhotovené HB9MC v pásmu 20 m a HB9CV v pásmu 10 m. Měření bylo provedeno v rovinná krajině na vzdálenost 8 km. I když na tuto vzdálenost není možné se vyvarovat různých místních vlivů majících význam při měření vlastností antény, odpovídají naměřené diagramy líčeným vlastnostem. Chtěl bych zde upozornit na minima vyzářené energie vznikající obvykly asi 100° na obě strany od hlavnímu laloku, v nichž je útlum proti maximu vyzářené energie 50-60 dB. Toto minimum můžeme úspěšně využít k potlačení silného ručení, ať již průmyslového, nebo jiného charakteru. Naskytne se nám tak možnost udělat spojení i za podmínek, při nichž by to při použití normální antény bylo vyloučeno.
Až dosud de nebyla zdůrazněna, že všechny dobré vlastnosti směrovky se nám vyplatí dvojnásob, jelikož zde platí zákon reciprocity, tj., že vlastnosti zjištěné u antény zůstávají v pietnosti ať ji používáme ku příjmu nebo k vysílání. Zde je však na místě podotknout, že na vysílací straně bychom zisk antény mohli nahradit zvýšením výkonu vysílače, ale u přijímače tuto možnost nemáme. Je proto dobrá směrovka jediným řešením jak si pomoci. Nastavení antény Anténu HB9CV není třeba po jejím sestavení nijak dodatečně ladit. Podle zkušeností je efektivní resonanční kmitočet blízko požadované hodnoty. Rovněž PSV je velmi nízký, čímž je připojení napáječe k vysílači snadnou záležitostí. Relativně velká šířka pásma přenášeného anténou pak činí zbytečným dolaďování ant. obvodu vysílače při změně frekvence vnitř pásma. Vzájemné ovlivňování více směrových antén Chceme na jeden nosný stožár u více směrovek, stojíme před otázkou, jak daleko od sebe musí být, aby se vzájemně neovlivňovaly. 10 m a 20 m směrovka jsou ve vzájemném harmonickém poměru a mohli bychom myslet, že prvá bude budit druhou jako celovlnnou anténu. Podíváme-Ii se však na věc blíže, shledáme, že při středovém upevnění obou antén na jednom stožáru je vzájemná vazba nulová. Je to proto, že při vybuzení na 10 m je proudová kmitna 10 m antény přímo proti napěťové kmitně 20 m antény, čímž je vyloučeno vzájemné rozkmitání obou systémů. K ovlivnění však může dojít prvky jiné antény umístěné do bezprostřední blízkost prvé, kterou vlivem vzájemné kapacity rozlaďuje. S tím musíme počítat hlavně tam, kde je více antén v jedné rovině, čímž nám pak přibude práce s dodatečným dolaďováním. U antén HB9CV bylo ověřeno, že je lze vzájemně přiblížit na vzdálenost 1/20 λ, aniž by se nějak vzájemně ovlivnily. To platí i pro případ, že prvky druhé antény jsou delší než antény prvé. Jsou-li naopak kratší, můžeme obě antény přiblížit ještě více. Prakticky řečeno, chceme-li na jeden stožár upevnit antény pro 20 a 15 m, můžeme je vzájemně přiblížit na 1 m, aniž by se nějak rozlaďovaly, nebo jinak ovlivňovaly. Použití HB9CVs Jestliže jsme až dosud hovořili o řešení antény pro pásma 20, 15 a 10 m, pak jedině proto, že při stavbě takovýchto poměrně rozměrných systémů se vyskytnou vždy nějaké problémy. Pochopitelně, že anténa HB9CV je použitelná i na pásmu VKV a dokonce pro poměrně širokopásmovost vyhoví i pro nejdelší TV pásma. Hodí se i pro pevné stanice v pásmu VKV, kde bylo docíleno až překvapivých výsledků. Další zlepšení Veškeré pokusy s touto anténou byly prováděny v pásmu 2 m. Po výborných výsledcích s dvouprvkovou anténou jsem došel k myšlence postavit anténu tříprvkovou. Bohužel výsledky byly zcela záporné, neboť byly v každém směru horší, než jen s dvěma prvky. Je tedy otázka, zda by tak komplikované řešení bylo vyváženo dostatečně dobrými výsledky i když v jiných směrech je pole pro zlepšovatele zcela otevřené. KONSTRUKČNÍ ŘEŠENI SMĚROVKY Při konstrukci směrovky se nejprve musíme dostat do souladu s našimi požadavky a místními možnostmi. Víme, že případ od případu se přání značně liší od možností, bude zde zmínka i o jiných řešeních než použil sám autor. Vliv stanoviště a výšky antény Je známo, že na dobré vyzařování vlastnosti směrovky má vliv jak blízké, tak vzdálené okolí QTH. Rovněž stínící účinek blízkých hor nemůže být překonán ani směrovkou. Nejlepším stanovištěm je ploché převýšení okolí s dobrou vodivostí půdy. Vrcholy kopců nebo vysoké budovy jsou v důsledky špatné nebo neurčité vodivosti méně vhodné, neboť špatně odráží vlny do prostoru. Nejlepší podmínky pak mají lodě vzhledem k dobré vodivosti mořské hladiny. U většiny stanic umístěných v městech nebo hustě zastavěných osadách ztrácí se většina odražené vlny v překážkách v blízkém okolí. Mnohdy je podstatně ovlivněno okolními budovami i přímé vyzařování z antény. Rozdíl mezi takto špatně situovanou městskou stanicí a stanicí na venkově je až 10 dB. Přesto však směrovka na každém stanovišti představuje stejné zlepšení oproti použití jednoduché antény. Použijeme-li i na špatném stanovišti vysílače o výkonu 50-200W, máme naději na signál, který vystačí i dobrým telefonickým spojením. Má-li někdo tu výhodu, že bydlí právě na nějakém tom vhodném místě, můžeme si dopřát to, že s 20 W bude předstihovat všechny své konkurenty pracující s většímu výkony a navíc uslyší stanice, které by jinak v městském QRM zanikly. Jak to vypadá s výškou antény nad zemi si udělá každý svůj obraz po prostudování příslušné stati v anténních příručkách, třeba /1/ a ./3/. Je však nutno poznamenat, že všech teoretické úvahy budou platit jen tehdy, jestliže anténu postavíme na vysokém stožáru na volném prostranství. Ovšem takováto ideální řešení se v praxi vyskytují jen zřídka. Právě ve městech je výška nad zemí ovlivňována mnoha činiteli, jako kovovou armaturou v betonu, různými vedeními, hromosvody atd., jejichž vliv nemůžeme předem nijak předpokládat. Snad právě proto je otázka výšky antény velmi snadno zodpověditelná. Čím výš, tím lépe. Nejbližším řešením je umístění směrovek na střechu domů. Lepší ale i nákladnější, je použití příhradového nebo jiného stožáru. S dobrými výsledky můžeme počítat v případě, že směrovka je umístěna ve výši krovu sousedního domu nebo dokonce nad ním. Podle zkušeností lze říci, že asi do 30 MHz jsou budovy celkem prostupné, až teprve v pásmech VKV se stávají zcela neprostupnými. Ale i směrovky umístěné nízko mezi domy, nebo dokonce uvnitř domů, dávají dobré výsledky. Bylo zjištěno i to, že směrovka umístěná v podlaze jako pevná pro určitý směr, dávala lepší výsledky než venkovní jednoduchá anténa (Zepp, Windom a podobně vyjma snad GP). Hovoříme tedy nejprve o takovýchto jednoduchých směrovkách. Pevné směrovky z drátu, vnitřní antény Jsou různé důvody proč si některý z amatérů nepostaví nebo nemůže postavit otočnou směrovou anténu a přesto by chtěl konat pokusy nebo navazovat spojení se stanicemi určitého směru, případně doplnit stávající anténu nevyzařující do některého směru jednoduchou pevnou směrovkou. Třeba si chce ověřit některý typ směrovky, než na ni vydá náklady k jejímu pořízení, aby se přesvědčil jaké výsledky lze očekávat. Ve všech takovýchto případech můžeme použít anténu HB9CV podle obr. 6, která je zhotovena z drátu a vhodně upevněna třeba na půdě, je-li situace dome ve vhodném směru. Nestačí-li prostor, pak bezevšeho můžeme konce antény spustit kolmo dolů, ovšem za předpokladu, že v bezprostřední blízkosti není nějaké vedení nebo jiné větší kovové předměty. Také ve volném prostoru můžeme takovouto drátovou směrovku umístit mezi dva stromy, budovy nebo no samostatný stožár. Jak bude zajištěna vzájemná vzdálenost obou prvků budiž ponecháno fantazii konstruktéra. U všech takovýchto konstrukcí však mějme na paměti, že proudy vlivem nízkého vyřazovacího odporu jsou vysoké a proto volme dostatečně silný drát. Ze stejného důvodu jsou poměrně vysoká napětí na koncích dipólů, pročež počítejme s dostatečně dlouhými a dobrými isolátory, aby se nemohla škodlivě projevit koncová kapacita, která by měla za následek rozladění antény, U takovýchto drátových konstrukcí je velmi obtížné dodržet odstup T-úseků od dipólu, ale bez velkých výčitek svědomí i jakýchkoliv pozorovatelných následků můžeme zmenšit rozteč na minimum nebo dokonce udělat nepravidelnou. Je třeba ji jedině provést isolovaně, aby nemohla dělat zkrat se střední částí dipólů. Při konstrukci antény z drátu namísto z trubek, musíme jednotlivé dipóly poněkud prodloužit. Bohužel nemohou uvést nějaké údaje z vlastní zkušenosti. Pro reflektor budiž délka asi 1,02 λ/2, pro direktor pak 0,94 gama/2. Je-li PSV příliš velký, nebude činit velké potíže úprava délky prvků. Pamatujme však, že rozdíl délek má obnášet 8 %. Otočné celokovové provedení směrovky Směrovka je užitečná jedině tehdy, můžeme-li ji rychle a snadno natočit do libovolného směru. Nejlépe je umístit ji na vertikální nosný stožár pomocí kuličkových ložisek tak, aby se otáčela i sním jako celek. K tomu účelu mohou být ložiska upevněna někde uvnitř domu, snadno přístupná i chráněná proti povětrnostním vlivům. Nebo druhé řešení je rozdělit stožár na dolní pevnou část a horní otočnou. V tomto případě musíme zabezpečit ložiska proti povětrnostním vlivům, neboť jsou hůře přístupná. Konstrukce musí být dostatečně robustní, ale přitom klást co nejmenší odpor větru, aby anténa mohla být provozována i za větrného počasí. Tomu vyhovuje celokovová konstrukce. Každá jiná kombinace, třeba kov - dřevo nebo jiná, snižuje životnost antény. Na jeden nosný stožár můžeme umístit dvě nebo tři směrovky jak je to vidět na obr. 15. Váha takovéto konstrukce je 40-50 kg. Budiž však poznamenáno, že průměrný amatér takovouto třípásmovou soustavu antén zřídka využije, a to pro nedostatek času. Většina Dx-manů proto se specializuje na jedno, nevýše dvě Dx pásma.
Mechanická pevnost Všeobecně jsou opomíjeny rušivé povětrnostní vlivy působící na směrovku. Je až neuvěřitelné, jak rychle ji narušují časté bouřky, sníh, námraza, slunce atd., ať korosí nebo mechanickým poškozením. Kovové části antény můžeme chránit vhodným nátěrem jen asi na jeden až tři roky. Antény z lehkých kovů naproti tomu mají větší životnost díky okysličenému povrchu. Konstrukci volme raději robustnější i když bude těžší. Chraňme se vysokých štíhlých stožárů, které jsou za bouří a větrů rozechvívány a může dojít k jejich poškození. Pamatujme na to, že odpovídáme za škody na lidech i materiálu, které by spadnuvší anténa mohla způsobit. Nosný stožár a montáž antény Jako příklad provedení uvedu trojnásobnou anténu podle obr. 15 (viz titulní strana). Tato anténa je v provozu déle než pět let a zatím nijak škodlivě se na ní neprojevily povětrnostní vlivy. Nosný stožár byl navržen tak, aby anténa mohla být vyzvednuta krok po kroku a nebylo třeba se vystavovat nebezpečí úrazu nebo provozovat nebezpečné artistické výkonu. Je sestaven ze dvou trub vzájemně do sebe nasunutých o průměrech 60 a 48 mm. První fáze přípravy spočívá v přichystání ložisek, otevření střechy, přičemž musíme pamatovat na vodotěsný průchod krytinou. Zde uděláme nejlépe, objednáme-li si provedení u klempíře (viz obr. 16). Do ložisek přichycených uvnitř domu na trámy kovu nasuneme spodní část nosné trubky. za špatného počasí si můžeme zřídit i náhon, případně ukazovatel natočení antény. Do spodní silnější trubky nasuneme horní část nosného stožáru, jejíž horní konec necháme přečnívat jen tak vysoko, abychom na něj pohodlně s hřebenu střechy dosáhly. Druhou fází stavby je vlastní montáž antény na střeše, Anténu sestavíme ze tří dílů již na zemi, nebo nejprve upevníme příčný nosník s na něm upevněný fázovým vedením, čtyřmi konci T-přizpůsobení a stočeným napáječem. Potom připevníme ostatní dva prvky. Sestavili-li jsme anténu předem na zemi, zbývá nám jí jen dopravit na střechu a připevnit na vnitřní nosnou trunku. Je-li jedna anténa připevněna, vysuneme nosnou trubku asi o 90 cm výše a přiděláváme postupně druhou anténu.
Po namontování poslední antény vysuneme vnitřní trubku nosného stožárku na nejvyšší výšku, ale nejvýše tak, aby obě trubky byly od sebe nasunuté ještě alespoň 25-30 cm. Tím bude zaručena dostatečná stabilita. V této poloze pak obě trubky velmi důkladně zajistíme, poněvadž kroutící mement je v tamto místě za větru nebo bouře značný. Vnitřní vůli mezi oběma trubkami vymezíme vložkou, přišroubovanou nebo natvrdo zaletovanou k vnitřní trubce a několikrát rozříznutý konec vnější trubky stáhneme třmenem z páskového železa. Průřezy vnější trubky provedeme v délce asi 10 cm. Po zajištění všechny spáry zatmelíme a natřeme dobrým ochranným nátěrem (alespoň 2X). Konstrukce vlastní antény Jako příčný nosník jsem použil pro všechny tři antény (20, 15 a 10 m) ocelové trubky o průměru 30 mm se sílou stěny 2 mm. Na prvky jsem použil trubky duralové. Anténa pro 20 m pásmo sestává z pěti dílů z trubek o průměrech 32x2, 28x2 a 24x1 mm. Antény pro 15 a 10 m sestávají ze tří dílů. Rozměry jsou na obr. 17, zatímco na obr. 18 je znázorněno uspořádání trubek. Pochopitelně, že průměry trubek se mohou lišit, ale raději ne o víc než 20 %. Také sílo stěny by nemělo být menší, protože zatížení námrazou nebo větrem je značné. Každopádně však musí trubky do sebe pasovat. Nejlépe je vzájemně zajistíme tak, že vnější po délce rozřízneme jedním nebo dvěma zářezy, vnitřní do ní narazíme a zajistíme zvenku třmenem. Nemůžeme-li dvě trubky od sebe nasunout, protože moji stejný průměr, rozřízneme obě obě a věc se podaří. Ruční pilování nebo obrušování je velmi pracné a zdlouhavé. f = 300/λ λ = 300/f [MHz, m]
Tabulka 17: Praktické rozměry HB9CV pro 14, 21 a 20 MHz Pro upevnění nosníku k stožárku, případně prvků k nosníku, se hodí křížové svorky, jakých se používá ke spojování kovových konstrukcí nebo lešení. Zvolí-li někdo jiný způsob upevnění, nechť pamatuje na to, že prvky smí být uchyceny jen v jednom bodě, a to tam, kde je napětí na anténě nulové. V žádném případě nesmí být použito způsobu vyžadujícího uchycení ve dvou bodech. Vznikl by tím vlastně závit nakrátko a tím velké ztráty vf energie. Všude tam, kde se stýkají dvě kovové části, vznikne po určitém čase korose. Jako ochrana proti ní stačí zcela tenké obloženi isolačním materiálem. Toho pochopitelně nelze použit při napájení pomocí gama, protože nosník je součástí fázovacího vedení a musí být proto dokonale elektricky spojen s oběma prvky. Další podrobnosti o konstrukci antény lze najít na obrázcích 19-22.
Napájecí systém je upevněn na dolním konci nosníku a veden ve stejné rovině s oběma prvky. Použil jsme na něj měděného drátu s isolací PVC, kterou odstraníme jen tam, kde má být pájený spoj. Jako isolátorků na nosníku jsme použil keramických lustrových svorek. Nemáte-li je, lze rozpěrky zhotovit z jiného vhodného materiálu. Napěťové namáhání je zanedbatelná vzhledem k nízké impedanci, rovněž tak ani mechanicky nejsou nijak namáhány. Ještě by bylo možno poznamenat k anténě pro 20 m,
že prvky i když celkem málo, přece jen znatelně se pronášejí. Tomu lze zabránit pomocí dvou keramických isolátorků, přes než k oběma koncům prvků napneme drát rozdělený rovněž isolátorky na krátké úseky. Třebaže toto pronesení působí rušivě hlavně z estetické stránky, bylo by lépe neprovádět je. Rovněž u T-úseků musíme použít vzhledem k jejich délce rozpěrky z isolantu. Toto opatření pochopitelně odpadají u obou kratších pásem. Nakonec, abychom se vyvarovali různých ,,varhanách koncertů", opatříme všechny otevřené konce trubek vhodnou zátkou.
Důležitou kapitolou je ochranný nátěr. Všechny kovové části je třeba před montáží důkladně natřít dobrým antikorosivním nátěrem vhodné barvy. Všechny části zhotovené z lehkých kovů ponecháme tak jak jsou. Jakékoliv poškození ochranného nátěru ihned opravíme.
Na obr. 15 vidíme, že střední, tj. 15 m anténa je otočena vůči ostatním dvěma o 90°. Tím jsem chtěl zamezit vzájemnému ovlivnění ostatních antén, ale i zmenšení odporu proti větru. V praxi se však ukázalo, že obě úvahy mají jen malý význam a že všechny antény lze montovat v jednom směru. Uložení stožáru Uchycení ložisek k trámům vidíme na obr. 23 a 24. Jsou to dva naprosto stejné úhlové nosníky z páskoviny 4 mm, k nimž je přivařeno prodloužení do stran k uchycení šrouby. Stožár se otáčí v kuličkových ložiscích. Horní je axiální ložisko o průměru 65 mm, které lze zakoupit v Mototechně, které vlastně nese celou váhu antény. Podle typu ložiska, které dostaneme koupit, zhotovíme nebo si necháme zhotovit držák, do kterého ložisko uchytíme. Spodní ložisko je normální radiální rovněž o vnitřním průměru 65 mm, zajišťuje stabilitu nosných trubek. I když vzhledem ke svému lehkému chodu jsou kuličková ložiska velmi vhodná, lze rovněž použít i ložisek třecích a to té nejjednodušší konstrukce. Musíme se však postarat o vhodné mazání. Vzdálenost uchycení mezi oběma ložisky budiž kolem 1,5 m. Horní ložisko montujeme co nejvýše do krovu, aby kývání při větru byla v místě průchodu střechou co nejmenší. Před konečným připevněním ložisek se olovnicí přesvědčíme, že jsou opravdu přesně nad sebou. Umístěni napáječů Svedením napáječů vnitřkem nosného stožárku jsou prakticky vyřešeny problémy průchodu střechou i problém ukroucení kabelu při otočení antény více než 360°. Jak je vidět z obr. 24, visí všechny tři 150 Ω napáječe volně z nosné trubky a mají tudíž dostatečnou vůli vůči sobě i vůči trubce, aby se při otáčení nepoškodily. Použijeme tuhých, málo ohebných kabelů. pak je možno na dolním konci nosné trubky připevnit sběrací kroužky a z nich pak přes kartáčky vést napáječ do vysílače. Je možné řešit tuto otázku i induktivní vazbou, za tímto účelem doporučuji prostudovat si příslušnou stať v odborné literatuře /3/ (pozn. překl. : u nás je tento způsob popsán v I. lkrényi OK3IP: Amatérské krátkovlnné antény str. 440 - SVTL Bratislava 1964). Přesto nejjednodušším a přitom bezztrátovým řešením je nepřerušený kabel od vysílače až k anténě.
Otáčení antény Směrovka může být plně využita tenkrát, je-li snadno otočná přím z pracoviště operatéra. Lze-li to provést, měla by být dána přednost ručnímu pohonu pomocí kola a kladek. Takový náhon je levný, bezhlučný a hlavně nezpůsobuje rušení v přijímači, což o rotátorech s elektrickým pohonem nelze vždy tvrdit. Na obr. 24 je vidět lankový náhon k otáčení stožáru, zatímco na obr. 25 dole vpravo vidíme kolo k ručnímu otáčení směrovky. Lanka mohou být ocelová, která dostaneme zakoupit rovněž v Mototechně. Aby byl zachován stálý tah lanek, zařadíme na vhodné místo silnou ocelovou pružinu aby je napínala.
Dnes již i u nás lze zakoupit různé rotátory, jejichž výrobou se zabývají některé kluby a je připravena i výroba směrovek typu Quad. Možná, že výroba směrovek HB9CV by nemusela být tak beznadějně nákladnou záležitostí při výrobě většího počtu kosů, třeba z odpadkových surovin. Ukazatel nasměrování Operátor pochopitelně by měl kdykoliv vědět, kam má nasměrovanou anténu. Vzhledem k poměrně širokému svazkování u těchto antén stačí znát natočení s přesností 10 - 15°. Při použití lankového náhon můžeme jej opatřit lineárním dělením s vyznačením směru. Podobně lze využít i potenciometru zapojeného do obvodu baterie a měřícího přístroje, který pak ocejchujeme ve stupňové míře. Nejlepším řešením je použít selsypů (obr. 24 a 25), zaručující trvalý a přesný údaj o natočení antény. Na obr. 25 vpravo uprostřed je vidět stupnici přijímacího selsynu a nad ní pak azimutální mapu světa, podle které pak můžeme anténu natočit do libovolného směru na zeměkouli. Zajištění antény Autora postihla smůla v tom, že za jeho nepřítomnosti v HB strhla se v jeho QTH velká bouře, která přetrhla lankový náhon a z napáječů se stal jeden uzel. Aby se takovýchto příjemností napříště vyvaroval, opatřil stožár brzdou, kterou lze spatřit na obr. 25. Tato se velmi osvědčila. Sestává ze dvou dřevěných čelistí, z nichž je jedna pěvně přišroubována ocelovým páskem k trámu. V době kdy se anténa nepoužívala, stáhnou se obě čelisti k sobě křídlovými matkami, takže nedochází k namáhání náhonu. Něco k práci se směrovkou Přechod normální antény na práci se směrovkou je bez nadsázky překvapujícím zážitkem. Člověk nepozná svou vlastní stanici a jakoby se před ním otevřel zcela nový svět, neboť země, které jsme dříve ani neslyšeli, jsou nyní na dosah. Je-li použita oběma partnery dálkového spojení směrovek a podmínky šíření jsou dostatečně dobré, pak i v dnešní době mnoho superlativů dosáhneme úspěchů obdivuhodných. Nebo není snad vynikajícím telefonické spojení HB-VK s vysílačem o výkonu 12 W a slyšitelností S8-9? Dokáže-li zručný operátor více na téže stanici jako méně zručný, projeví se to i v provozu se směrovkou. Je jen potřeba se seznámit poněkud hlouběji s šířením radiovln, abychom mohli směrovku plně využít. Snad by bylo dobré zde ještě poznamenat, že v mezinárodních závodech nemusí být směrovka právě to nejlepší, co lze jako anténu použít, vyjma snad některých závodů kontinentálních. Mnozí zkušení závodníci pak dají přednost dobré GP pro její kruhovou charakteristiku. Kvalita spojení po tak krátkou dobu, jaké je potřeba v závodě, hraje celkem podřadnou roli. Důležitější je rychlost a natáčení směrovky by nás jen zdržovalo (p.p. : k tomuto tématu se vrátíme v samostatném článku, pojednávajícím o provozních praktikách při velkých závodech). Jinak jsou přednosti směrovky zcela zjevné a žádné jiné opatřeni na stanici nepřinese takové ovoce jako stavba směrovky. 1/ F. Vilbig, Lehrbuch der Hochfrequenztechnik, sv. 1 2/ Radio and Television News, říjen 1951
3/ The Radio Amateurs Hondbook, ARRL 4/ Oxley-Nowak, Antennentechnik Z německého originálu přeložil Beran Miroslav, OK1BY pro web OK2KKW přepsal a upravil OK1TEH (RZ 11-12/1969)
HB9CV v roce 1983 (zdroj http://www.flickr.com/photos/dl4fdm/460332003/ )
Další zajímavé odkazy ohledně antény HB9CV na internetu: http://www.ok2kkw.com/next/hb9cv_70_23cm.htm http://www.cbradio.cz/doc/_Other/Anteny/PMR/HB9CV/4element.pdf http://www.dj7al.de/11026.html http://www.cbdx.cz/seznam0count20cislo79.html http://www.roue-libre.be/article.php3?id_article=93 http://www.ha5cfj.hu/hu/antennak/5el_hb9cv.html |
Je-li
například útlum vedení bez stojatých vln 2 dB, stoupne při PSV 2 o 25
