Kdo na 160 nebo 80 m hledá slabé DX signály v šumu, může si postavit vlastní přijímací anténu, nebo si přes prohlížeč půjčit cizí: veřejný KiwiSDR připojený na beverage. Prijímač pracuje na vzdialenom, často vidieckom mieste a anténa je nasmerovaná tam, odkiaľ prichádzajú zaujímavé signály. Ward Silver, NØAX, a Frank Donovan, W3LPL, v článku z QST (listopad 2021) připomínají, že beverage anténa zůstává aktuální právě pro své schopnosti potlačovat šum.
V článku se dočtete
Co je KiwiSDR
KiwiSDR je širokopásmový SDR prijímač s GPS modulem ve formě desky pro BeagleBone Black. Existuje ve dvou verzích, KiwiSDR 1 a KiwiSDR 2. Obsluhuje se jen přes prohlížeč. Jeden prijímač zvláda najviac štyri súbežné pripojenia, každé s vlastným zvukovým a vodopádovým kanálom. Vodopád ponúka 14 úrovní zväčšenia, režimy ako AM, USB a CW, S-metr a rozšírenia vrátane dekodéra WSPR. Pro radioamatéra z toho vyplývá praktická výhoda: nepotřebujete vlastní anténu ani přijímač, abyste zjistili, jak se vaše pásmo šíří a jak vás slyšet na druhé straně Atlantiku.
Princip beverage antény
Harold Beverage, W2BML, získal první patent na svůj přijímací systém 7. června 1921. Antény tohoto typu se používaly při transatlantickém příjmu radiotelegrafie a dosahovaly délky až 9 mil. Beverageův objev spočíval v tom, že dlouhý vodorovný drát, který má sám o sobě obousměrnou charakteristiku, se stane jednosměrným, je-li blízko země a jeden jeho konec zakončí rezistorem.
Vertikálně polarizovaná složka elektrického pole vlny odražené od ionosféry je při zemi nakloněna dopředu. Vodorovná část tohoto nakloněného pole indukuje napětí po celé délce drátu. Signály přicházející z boku drát prakticky nevybudí a horizontálně polarizovaná složka blízko země je silně tlumena ztrátami v zemi. Drát nad zemí spolu se svým zrcadlovým obrazem tvoří nesymetrické vedení s charakteristickou impedancí, u většiny beverage antén kolem 500 Ω. Pokud se vedení na vzdáleném konci zakončí odporem přibližně rovným této impedanci, signál přicházející zezadu se v něm pohltí. Anténa pak tlumí signály ze všech směrů kromě směru, kde je zakončovací odpor, tedy přijímá signály, které jdou od odporu k napájecímu bodu. Jedná se o anténu s postupnou vlnou: nevznikají na ní stojaté vlny, a proto je nerezonanční.
Výhody této kombinace jsou tedy dvě. Beverage anténa zlepšuje poměr signál/šum směrovostí a potlačením šumu a KiwiSDR umožňuje využít anténu, kterou byste doma nepostavili, například pro nedostatek místa. Jedná se o přijímač, nikoli o náhradu vlastní stanice: nastavení antény, směr ani zakončení neovlivníte.
Délka, výška a impedance
Silver a Donovan uvádějí, že beverage funguje v širokém rozsahu frekvencí, kde je dlouhá přibližně 3/4 až 5 λ, s dobrými výsledky kolem 1 až 2 λ. Užitečnou směrovost má již nad přibližně 1/2 λ, plné výhody se projeví při délce kolem 1 λ. Nad 5 λ začne citlivost klesat. Delší anténa má užší hlavní lalok a lépe potlačuje rušení mimo něj.
| Pásmo | Doporučená délka (QST) | Přepočet |
|---|---|---|
| 160 m | 500 až 1 200 stop | přibližně 152 až 366 m |
| 80 m | 300 až 600 stop | přibližně 91 až 183 m |
| 40 m | 200 až 500 stop | přibližně 61 až 152 m |
Typická výška drátu je 6 až 10 stop, tedy asi 1,8 až 3 m, hlavně aby do něj nenarážela zvířata. Izolované podpěry stačí přibližně každých 50 stop (asi 15 m). Na malé odchylky výšky anténa není citlivá, pokud nepřesáhnou přibližně 0,1 λ, což je na 160 m kolem 15m. Na napájecím konci se používá transformátor s poměrem závitů 1:3, tedy impedančním poměrem 9:1, který přizpůsobí anténu k 50 Ω koaxiálnímu kabelu. Součástí systému je uzemnění.
Praktický příklad uvádí CQ.sk z OM0A. Anténa mala 180 m plného drôtu na najmenej ôsmich podperách vysokých 2 m, bezindukčný zakončovací odpor 470 Ω / 2 W, transformátor 9:1 na dvojotvorovom jadre Amidon BN 73-202 podľa W8JI a dve zemniace tyče dlhé 1,5 m. V CQ WPX Conteste na 80 m směrem na severozápad potlačila evropské rušení. Stanice z USA se díky tomu přijímaly snáze, ačkoli S-metr neukazoval vyšší hodnotu. Právě to je typické: beverage nezvyšuje úroveň signálu, ale poměr signál/šum.
Předzesilovač a kompromisy u KiwiSDR
Beverage má nižší zisk než běžná anténa a signál po přepnutí z vysílací antény citelně klesne. Proto cq.sk popisuje předzesilovač s MMIC, při kterém autor upřednostnil nízké šumové číslo a odolnost vůči silným signálům před samotným ziskem. Na vstupu je transformátor 9:1 na jádru BN73-202. Při zátěži 450 Ω nebyly měřitelné odrazy, při 470 Ω naměřily ČSV 1:1,1 (4 W, MFJ-864). Jelikož MMIC je širokopásmový, před ním je pásmová propust pro 80 m s naměřenou šířkou 3,6 až 3,98 MHz při −3 dB.
Používán je také předzesilovač podle W7IUV založen na tranzistoru 2N5109.
Vliv země
Vodivost země má na výsledek velký vliv. Ztrátová země výkon beverage zlepšuje, vysoká vodivost, zejména mořská voda, jej výrazně zhoršuje. Na rozdíl od vysílacích antén beverage potřebuje středně až málo vodivou půdu. Podle Silvera a Donovana je základní verze jednosměrná. Příjem z obou směrů zajistí samostatné napáječe nebo relé na koncích.
KiwiSDR přijímače s beverage anténou
KiwiSDR W3HFU
- Lokalita: Westminster, stát Maryland, USA (lokátor: FM19mq).
- Anténa: 500 stop (cca 152 metrů) dlouhá přijímací Beverage anténa nasměrovaná na severovýchod (primárně zaměřená na Evropu).
- Technické zázemí a frekvence: Přijímač pracuje v rozsahu 0 – 30 MHz (VLF, LF, MF, HF). QTH se nachází ve venkovské oblasti s výhodou relativně nízkého rádiového šumu (low noise floor).
KiwiSDR EI5IN
- Lokalita: Mullingar, hrabství Westmeath, centrální Irsko.
- Anténa: 580 metrů (1900 stop) dlouhá Beverage anténa s obousměrnou orientací severovýchod / jihozápad (NE/SW).
- Frekvence: Rozsah 0 – 30 MHz, přijímač je optimalizován především pro nižší pásma VLF až MF.
KiwiSDR G8URE
- Lokalita: Westergate, u města Chichester, Velká Británie (lokátor: IO90qu).
- Anténa: Jednosměrná Beverage anténa nasměrovaná na sever („Beverage – North“).
- Frekvence: Zařízení pokrývá rozsah 0 – 30 MHz (zahrnuje VLF, LF, MF, HF).
KiwiSDR BIRMINGHAM KIWISDR2
- Lokalita: Birmingham, centrální oblast státu Alabama, USA.
- Anténa: Přijímací Beverage anténa.
- Frekvence: Příjem je standardně širokopásmový v rozsahu 0 – 30 MHz.
Spojení klasické Beverage antény a moderní technologie KiwiSDR otevírá radioamatérům zcela nové možnosti při lovu slabých DX signálů na spodních pásmech. Přestože směrovost, výrazné potlačení šumu a příznivý poměr SNR dělají z Beverage antény dodnes nepřekonatelný přijímací nástroj, její prostorové nároky jsou pro mnohé nesplnitelné. Právě online přístup ke vzdáleným receiverům umístěným na tichých venkovských lokacích tento problém elegantně řeší. Ať už stavíte vlastní systém, nebo využíváte sdílené SDR stanice, tato kombinace vám umožní spolehlivě slyšet i signály, které by jinak zůstaly nenávratně ztraceny v šumu.