Fan dipól patrí medzi najobľúbenejšie viacpásmové KV antény medzi rádioamatérmi. Jeho popularita vychádza z jednoduchej konštrukcie, nízkych nákladov a veľmi dobrých prevádzkových vlastností. Na rozdiel od iných viacpásmových antén nevyužíva ladené trapy, ale viacero samostatných dipólov pripojených k jednému napájaciemu bodu.
Pre rádioamatéra, ktorý chce pokryť viac KV pásiem bez použitia anténneho tunera alebo zložitého prepínania antén, predstavuje fan dipól zaujímavé riešenie. Pri správnom návrhu dokáže spoľahlivo pracovať na viacerých amatérskych pásmach s parametrami porovnateľnými s jednopásmovými dipólmi.
V článku sa dočítate
Princíp činnosti
Názov „fan dipól“ vznikol podľa usporiadania vodičov, ktoré pri pohľade zboku pripomínajú otvorený vejár. V jednom napájacom bode je pripojených niekoľko dipólov rôznych dĺžok určených pre jednotlivé pásma.
Každý dipól je naladený na konkrétne pásmo. Pri vysielaní alebo príjme sa energia prirodzene rozdeľuje tak, že dominantne pracuje tá vetva, ktorá je na danej frekvencii rezonančná. Ostatné vodiče majú vysokú impedanciu a na prevádzke sa podieľajú iba minimálne.
Najjednoduchší fan dipól môže byť určený napríklad pre pásma 40 m a 20 m. Rozšírené konštrukcie často pokrývajú pásma 80 m, 40 m, 20 m, 15 m a 10 m pomocou jediného koaxiálneho napájania.
Výhody oproti trapovaným anténam
Najčastejšou alternatívou k fan dipólu sú trapované dipóly. V nich sa používajú rezonančné trapy tvorené kombináciou cievky a kondenzátora. Trap na jednej frekvencii elektricky oddeľuje časť žiariča a umožňuje prevádzku na viacerých pásmach.
Fan dipól sa však zaobíde bez akýchkoľvek trapov. To prináša niekoľko významných výhod.
Prvou výhodou sú nižšie straty. Každý trap obsahuje reálne súčiastky s konečným činiteľom akosti Q. Pri vyšších výkonoch vznikajú straty a časť energie sa premieňa na teplo. Fan dipól využíva iba vodiče, takže dodatočné straty sú minimálne.
Druhou výhodou je širšia pracovná šírka pásma. Trapované antény bývajú na niektorých pásmach pomerne úzkopásmové, zatiaľ čo fan dipól sa správa podobne ako klasický rezonančný dipól.
Treťou výhodou je vyššia spoľahlivosť. Pasce sú vystavené poveternostným podmienkam a mechanickému namáhaniu. Pri fan dipóle takýto prvok úplne chýba.
Dôležitým faktorom je aj jednoduchšia stavba. Rádioamatér nepotrebuje navrhovať ani ladiť rezonančné pasce. Stačí pripraviť jednotlivé dipóly správnych dĺžok a postupne ich doladiť na požadované pásma.
Konštrukcia fan dipólu
Základ tvorí stredový Izolátor s pripojením koaxiálneho kábla. K tomuto bodu sú paralelne pripojené jednotlivé dipóly určené pre rôzne pásma.
Najdlhší dipól je určený pre najnižšiu pracovnú frekvenciu. Ostatné dipóly sú postupne kratšie. Vodiče sa od seba rozťahujú pomocou dištančných prvkov z plastu alebo sklolaminátu.
Vzájomný rozostup vodičov býva spravidla niekoľko desiatok centimetrov. Príliš malá vzdialenosť môže spôsobiť silnejšie vzájomné ovplyvňovanie a komplikovanejšie ladenie.
Pri stavbe sa najčastejšie používajú medené alebo medené lankové vodiče s UV odolnou izoláciou. Mechanické namáhanie je podobné ako pri klasickom dipóle.
Ladenie antény
Ladenie fan dipólu je o niečo náročnejšie než pri jednopásmovom dipóle. Jednotlivé vodiče sa navzájom ovplyvňujú a zmena dĺžky jednej vetvy môže mierne ovplyvniť rezonanciu ostatných pásiem.
Dĺžka jednotlivých žiaričov je menšia o činiteľ skrátenia vodiča a vplyv zeme (parazitná kapacita). Ak použijete drôt s PVC izoláciou, rátajte so žiaričmi kratšími o 4 až 7%.
Odporúča sa začať najnižším pásmom a následne pokračovať smerom k vyšším frekvenciám. Po každej úprave je vhodné premerať všetky pásma pomocou anténneho analyzátora.
Po niekoľkých iteráciách možno dosiahnuť veľmi dobré prispôsobenie na všetkých požadovaných pásmach.
Napájanie a balun
Rovnako ako pri klasickom dipóle sa odporúča použitie prúdového balunu 1:1. Jeho úlohou je obmedziť spoločný prúd tečúci po opletení koaxiálneho kábla.
Bez balunu môže byť vyžarovanie koaxiálneho vedenia významné, čo vedie k deformácii vyžarovacieho diagramu a nestabilným meraniam PSV.
Pri výkonoch do niekoľkých stoviek wattov sa osvedčili feritové prúdové baluny s jadrami typu 31 alebo 43.
Praktické výsledky
Mnohé publikované merania ukazujú, že dobre navrhnutý fan dipól dosahuje parametre veľmi blízke samostatným jednopásmovým dipólom. Zisk aj vyžarovací diagram zostávajú prakticky nezmenené.
Výhodou je možnosť pokryť viacero pásiem bez potreby anténneho prepínača alebo samostatných napájačov. Rádioamatér tak získava univerzálnu KV anténu pri relatívne malých nákladoch.
V praxi sa fan dipóly často používajú v stálych domácich inštaláciách, pri poľných dňoch aj pri QRP prevádzke. Veľmi obľúbené sú konfigurácie pre pásma 80/40/20/15/10 m alebo 40/20/15/10 m.
Obmedzenia fan dipólu
Najväčšou nevýhodou je potreba dostatočného priestoru. Počet vodičov rastie s počtom pásiem a anténa sa stáva mechanicky zložitejšou a ťažšou. V niektorých lokalitách preto môže byť praktickejšie použiť trapovaný dipól alebo vertikálnu anténu.
Pri veľkom počte pásiem je potrebné venovať viac času ladeniu, pretože jednotlivé žiariče sa navzájom ovplyvňujú.
Záver
Fan dipól predstavuje jedno z najlepších riešení pre rádioamatéra, ktorý chce prevádzkovať viac KV pásiem pomocou jedinej antény. V porovnaní s trapovanými konštrukciami ponúka nižšie straty, jednoduchšiu konštrukciu a vysokú spoľahlivosť.
Aj keď vyžaduje viac priestoru a trpezlivosti pri ladení, výsledkom je efektívna viacpásmová anténa schopná poskytovať parametre veľmi blízke samostatným rezonančným dipólom. Práve preto zostáva fan dipól jednou z najobľúbenejších domácich konštrukcií medzi rádioamatérmi na celom svete.
Video
Video ukazuje praktickú stavbu viacpásmového fan dipólu vrátane mechanického riešenia rozperiek a procesu ladenia jednotlivých pásiem.