Autorem tohoto článku je Robi, S53WW. Originál v angličtině naleznete na jeho stránkách: http://lea.hamradio.si/~S53WW/. Dva skvělé články od Robiho jste si již na tomto portálu mohli přečíst (předzesilovače S53WW a XVRT Javornik) – a třetí je také vynikající. Děkujeme Robi!
1. Několik slov ohledně 2m contestingu v EU
Každý seriózní 2m contestman musí přijít před touto otázku – jaký typ antény je nejlepší pro mé contestové QTH? Vynořuje se rychlá odpověď – s co největším ziskem! Odpověď je správná pouze pro ty stanice, které jsou vzdálené 800km a více od lokalit s největší aktivitou. To jsou zejména DL a OK, poté lokality rozprostírající se mimo střední Evropu. Pokud ale z Vašeho contestovního QTH vychází více směrů, které přinášejí nezanedbatelné množství bodů (velký počet QSO*QRB), poté je nejdůležitější vlastností použité antény šířka hlavního vyzařovacího laloku pro -3 dB.
Obrázek znázorňuje více-méně běžný směrový diagram spojení pro typické contestovní QTH v S5 (Alpy v azimutu 300°, Balkánské hory a Jaderské moře v azimutu 120 – 180°). Ze statistik na levé straně obrázku je možné zjistit, že asi 60% bodů se získává ze tří směrů, které mají šířku asi 30° (tuto statistiku vypočítává program VHFSTAT.EXE z dat v EDI formátu, konverze z EDI do QSO/TST formátu je možná s VHFLIB.EXE. Podle tohoto schématu lze definitivně určit, že je potřeba mít dva anténní systémy - jeden o šířce laloku 30° a druhý o šířce laloku 75°. V tomto okamžiku vyvstává otázka rušení blízkými stanicemi při použití 75° lalokové antény. Důležité je použít RX s výborným dynamickým rozsahem (což samozřejmě vylučuje předzesilovače). Jako nejlepší se jeví nasazení home made RX, ale složení XVRT+HF RIG s hlučností kolem 2,0 dB je také OK. Celkový šum nastavení (útlum koaxiálního kabelu plus šum RX) nesmí být nižší než 2,0 dB, pokud zisk transvertoru překročí dynamický rozsah přijímače (turbo deluxe XVRT a super HF RIG jsou degradovány na střední rozsah – jinak zcela lineární předzesilovač - je zařazen pro ně!).
Bežným řešením je instalace dvou nebo více anténních systémů. Pro efektivní využití musí druhý (třetí atd.) anténní systém mít stejný výkon jako hlavní (podobný zisk a výkon +/- 3 dB). Pokud se používá více než dva anténní systémy, je normální uspořádání RX/TX (přičemž výkon jednoho TX je rozdělen mezi dvě antény a jeden RX je přepínán mezi dvěma anténami), což ale dnes není optimální řešení. Čas na přepnutí mezi třemi nebo více anténami je příliš dlouhý a za tu dobu můžeme ztratit hovor. Minimálně dvaNezávislé přijímače jsou potřebné pro efektivní využití tří nebo čtyř anténních systémů (samozřejmě s druhým operátorem). Pokud všichni RX operátoři mohou i vysílat, je to nejoptimálnější řešení, i když ne nutné.
Minimální zisk antény pro tropo contest je asi 16 dBi. Tento zisk je dosažitelný dlouhou yagi (4 lambda), ale jej šířka laloku pro -3 dB (v E rovině) je méně než 30°. Jak dosáhnout pokrytí azimutu ve šířce 50 – 70° a zisk více než 16 dBi? Odpověď je I-stack (vertikální soustava) krátkých yagi antén.
2. I-stack čtveřice 4 el. yagi s maximálním ziskem
Po důkladném přehodnocení našeho contestového QTH (S59DEM/JN75DS) podle směrového diagramu spojení jsem se rozhodl postavit vertikální soustavu ze čtverce krátkých yagi, které mají šířku hlavního laloku pro -3 dB asi 50°. K dosažení požadovaného zisku jsem zvolil verzi yagi s maximálním ziskem. Maximální zisk je při impedanci antény pod 50 ohmů. Při uvažované fixní impedanci antény 12,5 ohmu je možné získat 50 ohmovou pomocí složeného dipólu a jednoduchého cívkového balunu. V tom případě je možné postavit anténu, která máimpedanci 50 ohmů, zisk 11,3 dBi, šířku laloku 50° v E rovině a délku 1600 mm (0,8 lambda). Simulované A v horizontální rovině směrové charakteristiky si můžete prohlédnout na přiložených obrázcích.
Obr.2 - charakteristika stackování dvou 4 el.yagi s maximálním ziskem versus vertikální vzdálenost. Boom je z Al profilu 20×20 mm, prvky z Al tyčoviny průměru 5,0 mm jsou izolovány od boom-u (korekce boom-e je 2,0 mm). Plastové držáky (doma vyrobené) byly použity jako izolátory prvků. Tato technologie se ukázala jako mechanicky málo stabilní a tak prvky a izolátory byly později zalepeny s boom-em dvousložkovým lepidlem.
Stíněnou stránkou krátkých yagi s maximálním ziskem je úzká šířka pásma (144 - 145 pro VSWR 1:1,5) a chudý předozadní poměr (například 12,5 dB pro tento design). Ale pokud není zamýšleno použití jedné antény, ale anténního systému, problém s F/B poměrem může být efektivně vyřešen vhodným stackováním. Navržený systém také zlepšuje VSWR (díky kompenzaci jalové složky) - VSWR 1:1 v celém rozsahu 143 - 146 MHz. Jednotlivé antény mohou být horizontálně vzdáleny lambda/čtvrtinově a napájeny ve správné fázi. V tom případě je F/B poměr 25 až 30 dB. Vertikální stackování je na obrázku 3.
Obr. 3 – rozměry I-stacku čtyř 4 el.yaginů. Mějte na paměti, že vertikální vzdálenost antén je minimálně 2,1 m a lze ji zvýšit na 2,4 m s přírůstkem zisku 0,1 dB/0,1 m. V horní části náčrtu je možné vidět polohy, ve kterých se stěžeň protíná s výložníkem. Horní a spodní antény jsou připevněny ke stožáru mezi D1 a D2, střední antény jsou posunuty o 520 mm dopředu. Z tohoto důvodu by měly být kabely napájející střední antény kratší o elektrickou délku lambda/4 (tj. kabely by měly mít délku 520 mm*velocity_factor (340 mm pro kabely s pevným PE dielektrikem a 360 mm pevným PTFE).
Dipól (na obr.4) je klasický skladaný dipól s rovnakými rozmermi ako majú DJ9BV antény, ale s dĺžkou 900 mmabalun je tvorený cievkou z kábla RG-188/RG-316 (obr.5). Dipól je pripojený na boom priamo (trubka dipólu je v strede po dĺžke 25 mm zlisovaný a prevŕtaný. S boomom je fixovaný vhodnou skrutkou.) Rovnaká technika je použitá aj pre pripojenie balunu ku dipólu.
Obr.5 – detail cievkového balunu: sedemzávitová cievka je navinutá z 500 mm dlhého tenkého teflónového kábla (napr. RG-188) na plastové teliesko s priEMErom 18 mm (plastová trubka na domové inštalácie) s predvŕtanými dierkami vo vzdialenosti 22 mm, ktoré slúžia na fixáciu kábla. N-konektor je priamo pripojený na RG-188.
Hotový balun je zakrytovaný elektroinštalačnou plastovou krabičkou. Detail dipólu s balunom je zobrazený TU. Autor s anténou na Ljubjanskej fakulte elektroinžinierstva je TU.
Tento anténní systém se v soutěžích (S59DEM/S55A/S53WW) za poslední dva roky osvědčil oproti jednomu 15 el. DL6WU. Náš hlavní anténní systém se skládá ze dvou 15 el. DL6WU stohovaný vertikálně. Má asi o 3 dB větší gain (4×4 má delší feeder, cca 0,5 dB a jako stohovací kabely pouze RG-213 (ze starého systému 4×6 el.)).
Robi, S53WW
http://lea.hamradio.si/~S53WW/
Slovenský preklad Viliam, om0aao