hexbeam je drátová směrová anténa, která v jedné kompaktní konstrukci kombinuje principy yagi a Moxon antény. Verziu G3TXQ, kterou od roku 2009 vyrábí Anthony MW0JZE, dnes používá velký počet radioamatérů jako náhradu klasické vícepásmové Yagi nebo quadu na pozemcích, kde není prostor pro rozměrnější konstrukci. Článek popisuje princip činnosti, mechanickou konstrukci, historii vzniku, doplnění o pásmo 40 m, řešení balunu i praktickou zkušenost se stavbou podobné antény v domácích podmínkách.
V článku se dočtete
Výhoda hexbeam antény
Hlavní výhodou hexbeamu je kombinace směrového zisku a malých rozměrů. Tato konstrukce dosahuje zisku přibližně mezi 5 a 6 dBi a předozadního poměru až kolem 20 dB, čímž se svými parametry blíží k dvouprvkové Yagi anténě. U šesti rovnoběžně uspořádaných ramen je možné na jediném centrálním sloupku umístit až šest samostatných pásem, přičemž každé pásmo funguje jako nezávislá dvouprvková anténa bez cívek a pásmových filtrů, tedy bez ztrát, které tyto prvky běžně způsobují.
Největší praktický přínos oproti klasické Yagi anténě je v rozměrech. Šestipásmový hexbeam G3TXQ má otočný poloměr pouhých 3,25m, zatímco srovnatelná dvouprvková Yagi anténa pro pásmo 20m potřebuje rozpětí 10,75m a otočný poloměr 5,75m. Díky tomu se hexbeam vejde na běžnou zahradu a lze jej otáčet i méně výkonným rotátorem.
Původní konstrukce hexbeamu z 90. let měla úzkopásmové vlastnosti a vyžadovala dolaďování. Verze G3TXQ je naopak navržena jako širokopásmová – při správném sestavení nepotřebuje anténní tuner a SWR zůstává nízké v celém rozsahu jednotlivých pásem.
Vlastnosti hexbeam antény
Hexbeam G3TXQ je plnorozměrová dvouprvková Yagi anténa s ohýbanými drátovými prvky. Budený prvek má z ptačí perspektivy tvar písmene M, reflektor tvar písmene U. Anténu lze sestavit jako jednopásmovou nebo vícepásmovou verzi bez výrazného poklesu výkonu, neboť jednotlivá pásma se navzájem prakticky neovlivňují – odpojení nebo úprava jednoho prvku nemá téměř žádný vliv na ostatní pásma.
Celková šířka šestipásmové antény je 6,5 m, výška od základové desky po vrchol centrálního sloupku 107 cm. Hmotnost aktuální verze s hrubšími výložkami je od roku 2014 udávána na 12 kg, starší verze s tenčími výložkami vážila 9,5 kg.
Výrobce uvádí, že anténu ve Spojeném království testuje do výkonu 400 W, přičemž část uživatelů běžně provozuje anténu na SSB do 2 kW a na CW a digitálních módech do 1 kW. Mechanická odolnost byla testována do rychlosti větru 75 mph, přičemž tato hodnota platí jen v případě, že stejnou zátěž zvládne i nosný stožár.
| Pásmo | Směrový zisk (dBd) | Předozadní poměr (dB) |
|---|---|---|
| 20 m | 3,8 | 22 |
| 17 m | 3, 2 | 19 |
| 15 m | 3,5 | 16 |
| 12 m | 3,0 | 13 |
| 10 m | 3, 6 | 16 |
| 6 m | 2,7 | 11 |
Uvedené hodnoty zveřejnil výrobce pro šestipásmovou HD verzi hexbeamu G3TXQ; zisk je udáván v dBd, pro přepočet na dBi je třeba připočítat 2,15 dB.
Historie vzniku hexbeam antény
Hexbeam jako koncept poprvé zkonstruoval Mike Traffie, N1HXA, který svůj návrh publikoval v roce 1996 v časopise Communications Quarterly. Tato původní, dnes označovaná jako „klasická“ konstrukce měla otočný poloměr přibližně 2,9 ma pokrývala pásma 20, 17, 15, 12 a 10m.
Britský radioamatér Steve Hunt, G3TXQ, se původní konstrukci věnoval podrobněji, protože si všiml nesrovnalostí v údajích o zisku, šířce pásma a předozadním poměru, které uváděli různí stavitelé. Výsledky své úpravy publikoval koncem roku 2007 v online magazínu AntennaX pod názvem „Broadband Hexbeam“ a od roku 2008 se tato širokopásmová verze začala šířit mezi staviteli. Změnil rozměry a tvar prvků tak, aby anténa pracovala širokopásmově bez nutnosti ladění, přičemž buzený prvek zůstal ve tvaru M, reflektor však dostal více půlobloukový tvar. Cenou za rozšíření šířky pásma bylo zvětšení otočného poloměru na 3,25m.
Komerční výrobu širokopásmové verze G3TXQ začal v červenci 2009 Anthony, MW0JZE, původně na základě žádosti o anténu pro přenosnou aktivitu IOTA. Výrobu vede se souhlasem Steva Hunta, G3TXQ, a od 31. března 2013 ji provozuje pod obchodním jménem Hexbeam UK. Podle údajů výrobce se dodnes prodalo více než 3000 kusů antény do více než 65 zemí.
Konstrukce hexbeam antény na více pásem
Centrální sloupek
Jádrem konstrukce je vzduchový koaxiální centrální sloupek vlastního návrhu MW0JZE, vyráběný od srpna 2012. Vnější vodič tvoří hliníková trubka o průměru 35 mm a stěnou 3,5 mm, vnitřní vodič je plný prut uložen na nylonových distančních vložkách ve středu trubky – samotný. Konstrukce je navržena pro impedanci 50 ohmů a je symetrická, což zlepšuje vyváženost napájení a izolaci od ostatních částí konstrukce. Vrchol sloupku je uzavřen nylonovým čepem pro vodotěsnost, napájecí konektor je SO-239, na požádání i N-konektor.
Základová deska
Základová deska je vyrobena z 6 mm hliníkového plechu třídy T6, vyřezaného na CNC stroji, s vygravírovanými značkami pro přesné umístění výložek. Všechny U-šrouby a spojovací materiál jsou z nerezové oceli. Spodní příruba je upravena na maximální průměr nosné trubky 50 až 40 mm metricky, respektive 1 a 7/8 až 1 a 5/8 palce, s doporučenou minimální tloušťkou stěny 2,5 mm.
Sklolaminátové výložky
Každé z šesti ramen tvoří tři na sebe nasunuté sekce taženého sklolaminátového profilu. Po složení dosahuje jedna výložka délky 353 cm.
| Sekce | Délka | Vnější průměr |
|---|---|---|
| 1. | 1,5 m | 25,4 mm (1″) |
| 2. | 1,5 m | 19 mm (3/4″) |
| 3. | 1,0 m | 12,7 mm (1/ 2″) |
Konce sekcí jsou zpevněny hliníkovými objímkami, aby se při ohýbání výložky do tvaru antény netřískaly. Každé rameno je ke sloupku ak sousednímu ramenu připevněno tažnými lanky Mastrant P2 s pevností v tahu 95 kg, které udržují výložky ve správném oblouku. Vodiče jsou na výložkách vedeny v úchytkách z HDPE, které výrobce v revizi z ledna 2025 nahradil za původní méně odolné provedení.
Drátové prvky
Anténa se standardně dodává v pěti- nebo šestipásmovém provedení pro rozsah 6 až 20m. Každý prvek je samostatná jednotka, takže přidání nebo odebrání jednoho pásma téměř neovlivní vlastnosti ostatních. Vodiče jsou ze sedmižilového měděného lanka s PVC izolací, mezi buzeným prvkem a reflektorem jsou distanční polyesterová lana.
Od ledna 2013 jsou ve všech prvcích osazeny speciálně vyvinuté izolátory, které mají zabránit přeskoku oblouku při delším provozu na vysokém výkonu v režimech CW a datových módech, typicky během závodů nebo DXpedic. Všechny spoje jsou zality teplem smršťovací bužírkou.
Podle výrobce trvá kompletní montáž antény přibližně hodinu. Optimální výška nad terénem je nad 10,7 m, anténa však dává uspokojivé výsledky již od výšky kolem 6 m nad volným terénem bez blízkých překážek, přičemž s rostoucí výškou klesá SWR.
Rozšíření o pásmo 40 m
Pro majitele šestipásmového hexbeamu G3TXQ existuje dodatečná sada pro rozšíření o pásmo 40 m ve formě jediného dipólového prvku. Sada obsahuje šest prodlužovacích ramen výložek s příslušenstvím, jedno vertikální prodlužovací rameno, přizpůsobovací Balun pro přímé připojení 50ohmového napáječe s výkonovým zatížením do 1,5 kW a samotný drátový prvek pro pásmo 40m.
Sada nahradila starší sedempásmové provedení hexbeamu, jehož výroba byla pro vysokou složitost a pracnost oproti výnosu zastavena. Nová sada se dá doplnit na již existující šestipásmové antény, přidává jen několik kilogramů hmotnosti a její montáž trvá přibližně hodinu.
Podle modelování v programu EZNEC dosahuje samotný prvek pro 40 m ve volném prostoru zisk 3,77 dBi, referenční dipól má ve stejných podmínkách zisk 2,14 dBi. Při montáži ve výšce 10 m nad zemí modelování ukázalo i nárůst směrového zisku sousedního prvku pro 15 m – z 9,12 dBi na 10,35 dBi, předozadní poměr stoupl z 16,51 dB na 16,94 dB, přičemž se zúžila šířka vyzař tvorbou výraznějších zadních laloků.
Šířka pásma prvku pro 40 m je podle výrobce přibližně 175 kHz pod hranicí SWR 2:1, což je v dosahu většiny vestavěných anténních tunerů v moderních transceiverech; střed rozsahu lze při objednávce specifikovat podle preferované části pásma. Otočný poloměr antény s doplněnou sadou pro 40 m naroste na 4,1 m, hmotnost sady je přibližně 3,5 kg.
balun
Hexbeam je napájen jediným 50-ohmovým vedením a podle výrobce vyžaduje balun nebo tlumivku typu 1:1 umístěnou co nejblíže k napájecímu bodu – v praxi zpravidla u pásmu 20 m blízko vrcholu centrálního sloupku – aby se potlačily souhlasné (Common mode) proudy na plášti koaxiálního kabelu.
MW0JZE kromě antén dodává také vlastní in-line izolační balun postavený na konceptu W1JR s toroidním jádrem FT240-43. Vinutí tvoří 70 cm koaxiálního kabelu RG-303 navinutého v osmi závitech kolem jádra, celé je uloženo ve vodotěsné skříňce zalité polyesterovou pryskyřicí, s konektory SO-239 na obou stranách. Balun je testován na plný výkonový limit platný ve Spojeném království; jádro FT-240 zvládne při ideálním poměru SWR 1:1 výkon do 1 kW na SSB, nikoli však na módech s plným pracovním cyklem jako CW nebo data.
Při výběru konkrétního řešení tlumivky výrobce odkazuje na samostatný výzkum Steva Hunta, G3TXQ, který srovnával impedanci různých jader a počtu závitů při potlačování souhlasných proudů. Mezi doporučenými variantami figurují například osm závitů kabelu RG58, respektive náhradně RG142, na jádru FT240-43, nebo šest kusů feritových jader FB-31-1020 navlečených na kabelu RG213.
Zkušenosti se stavbou
Hexbeam pro tři pásma jsem stavěl v domácích podmínkách. Navzdory vizuální jednoduchosti je to anténa pracná na výrobu, ne však materiálově drahá, rozměrově přijatelná a funkční.
Základní desku jsem použil z duralu. Na ni je úhelníky nafixována duralová trubka, která nese koncové body zářičů, koaxiální propoje mezi nimi a oka pro úchyt napínacích lan. Důležité je dát pozor na vodotěsnost tohoto spoje.
Nosné podpěry prvků jsou běžné rybářské sklolaminátové pruty, ze kterých jsou použity hrubší části. Každý spoj je navíc zajištěn hadicovou sponou s podložkou z pryže – staré duše z kola. Vnitřek prutů je vyplněn i PUR pěnou; při použití delší hadičky lze vyplnit celý prut, čímž se stane pevnějším.
Vyrobit drátové prvky antény bylo jednoduché – stačilo je vyměřit, nakrimplovat a napájet koncová očka nebo osadit izolátory.
Náročnější bylo jejich připojení a napnutí na nosnou konstrukci. Dělal jsem to v zahradě, v zimě, a nebylo to docela jednoduché - jde o velký počet úchytů, spojů a lanek. K práci patřila i trocha gymnastiky, protože se občas je třeba dostat k úchytu, který je již za nataženými vodiči, a spojů je mnoho.
Po sestavení následovalo ladění. V mém případě anténa ladila trochu mimo a vyžadovalo to doladění. Jelikož jsem zářiče zkracoval, bylo třeba posunout i některé úchyty. Ladění však reagovalo přesně tak, jak má, což je znakem dobře navržené antény.
V provozu se hexbeam choval přesně tak, jak se dalo očekávat. Ve srovnání s moxon anténou byl zisk o něco nižší, rozdíl však nebyl velký. V předozadním a predobočném poměru byl moxon výrazně lepší.
Po těchto zkušenostech bych řekl, že hexbeam je dobrá anténa do malého prostoru, ale pro výrobu je velmi pracný a je praktičtější sáhnout po hotovém výrobku, u něhož je naladění i realizace již ověřena.
Bohužel pár měsíců po dokončení antény jsem se stěhoval, a tak se se mnou musela přestěhovat i anténa.
Video ze stavby hexbeam antény
Představu o montáži originální antény G3TXQ od výrobce MW0JZE poskytuje oficiální instruktážní video zveřejněné přímo na stránce výrobce, které ukazuje sestavení centrálního sloupku a základové desky v aktuální revizi konstrukce.
Kde koupit hexbeam anténu
Původním výrobcem širokopásmové verze G3TXQ je britská firma Hexbeams UK, kterou vede Anthony, MW0JZE, a která anténu vyrábí a prodává přímo ze své dílny ve Walesu od roku 2009. příslušenství. Na původního kupujícího se vztahuje doživotní záruka a výrobce poskytuje podporu e-mailem i prostřednictvím WhatsAppu; platit lze bankovním převodem, kartou nebo přes PayPal.
Pro zájemce v Itálii výrobce uvádí jako autorizovaného distributora Giorgia, IZ3KVD, provozujícího stránku Hamproject.it; aktuální seznam dalších autorizovaných prodejců je uveden v sekci Distributors na stránce výrobce.
Stavebníkům, kteří chtějí anténu G3TXQ postavit vlastními silami, může posloužit i stránka hex-beam.com, ktorú vedie K4KIO (LEO Shoemaker) a která nabízí podrobný stavební návod, seznam materiálu i jednotlivé náročnější komponenty, jako centrální sloupek nebo základovou desku, pro ty, kteří nechtějí nebo nemohou vyrobit úplně všechno sami.