Kto na 160 alebo 80 m hľadá slabé DX signály v šume, môže si postaviť vlastnú prijímaciu anténu, alebo si cez prehliadač požičať cudziu: verejný KiwiSDR pripojený 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 (november 2021) pripomínajú, že beverage anténa zostáva aktuálna práve pre svoje schopnosti potláčať šum.
V článku sa dočítate
Čo je KiwiSDR
KiwiSDR je širokopásmový SDR prijímač s GPS modulom vo forme dosky pre BeagleBone Black. Existuje v dvoch verziách, KiwiSDR 1 a KiwiSDR 2. Obsluhuje sa len cez prehliadač. 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-meter a rozšírenia vrátane dekodéra WSPR. Pre rádioamatéra z toho vyplýva praktická výhoda: nepotrebujete vlastnú anténu ani prijímač, aby ste zistili, ako sa vaše pásmo šíri a ako vás počuť na druhej strane Atlantiku.
Princíp beverage antény
Harold Beverage, W2BML, získal prvý patent na svoj prijímací systém 7. júna 1921. Antény tohto typu sa používali pri transatlantickom príjme rádiotelegrafie a dosahovali dĺžku až 9 míľ. Beverageov objav spočíval v tom, že dlhý vodorovný drôt, ktorý má sám osebe obojsmernú charakteristiku, sa stane jednosmerným, ak je blízko zeme a jeden jeho koniec sa zakončí rezistorom.
Vertikálne polarizovaná zložka elektrického poľa vlny odrazenej od ionosféry je pri zemi naklonená dopredu. Vodorovná časť tohto nakloneného poľa indukuje napätie po celej dĺžke drôtu. Signály prichádzajúce z boku drôt prakticky nevybudia a horizontálne polarizovaná zložka blízko zeme je silno tlmená stratami v zemi. Drôt nad zemou spolu so svojím zrkadlovým obrazom tvorí nesymetrické vedenie s charakteristickou impedanciou, pri väčšine beverage antén okolo 500 Ω. Ak sa vedenie na vzdialenom konci zakončí odporom približne rovným tejto impedancii, signál prichádzajúci zozadu sa v ňom pohltí. Anténa potom tlmí signály zo všetkých smerov okrem smeru, kde je zakončovací odpor, teda prijíma signály, ktoré idú od odporu k napájaciemu bodu. Ide o anténu s postupnou vlnou: nevznikajú na nej stojaté vlny, a preto je nerezonančná.
Výhody tejto kombinácie sú teda dve. Beverage anténa zlepšuje pomer signál/šum smerovosťou a potlačením šumu, a KiwiSDR umožňuje využiť anténu, ktorú by ste doma nepostavili, napríklad pre nedostatok miesta. Ide o prijímač, nie o náhradu vlastnej stanice: nastavenie antény, smer ani zakončenie neovplyvníte.
Dĺžka, výška a impedancia
Silver a Donovan uvádzajú, že beverage funguje v širokom rozsahu frekvencií, kde je dlhá približne 3/4 až 5 λ, s dobrými výsledkami okolo 1 až 2 λ. Užitočnú smerovosť má už nad približne 1/2 λ, plné výhody sa prejavia pri dĺžke okolo 1 λ. Nad 5 λ začne citlivosť klesať. Dlhšia anténa má užší hlavný lalok a lepšie potláča rušenie mimo neho.
| Pásmo | Odporúčaná dĺžka (QST) | Prepočet |
|---|---|---|
| 160 m | 500 až 1 200 stôp | približne 152 až 366 m |
| 80 m | 300 až 600 stôp | približne 91 až 183 m |
| 40 m | 200 až 500 stôp | približne 61 až 152 m |
Typická výška drôtu je 6 až 10 stôp, teda asi 1,8 až 3 m, hlavne aby doň nenarážali zvieratá. Izolované podpery stačia približne každých 50 stôp (asi 15 m). Na malé odchýlky výšky anténa nie je citlivá, pokiaľ nepresiahnu približne 0,1 λ, čo je na 160 m okolo 15 m. Na napájacom konci sa používa transformátor s pomerom závitov 1:3, teda impedančným pomerom 9:1, ktorý prispôsobí anténu k 50 Ω koaxiálnemu káblu. Súčasťou systému je uzemnenie.
Praktický príklad uvádza 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 smerom na severozápad potlačila európske rušenie. Stanice z USA sa vďaka tomu prijímali ľahšie, hoci S-meter neukazoval vyššiu hodnotu. Práve to je typické: beverage nezvyšuje úroveň signálu, ale pomer signál/šum.
Predzosilňovač a kompromisy pri KiwiSDR
Beverage má nižší zisk než bežná anténa a signál po prepnutí z vysielacej antény citeľne klesne. Preto cq.sk opisuje predzosilňovač s MMIC, pri ktorom autor uprednostnil nízke šumové číslo a odolnosť voči silným signálom pred samotným ziskom. Na vstupe je transformátor 9:1 na jadre BN73-202. Pri záťaži 450 Ω neboli merateľné odrazy, pri 470 Ω namerali ČSV 1:1,1 (4 W, MFJ-864). Keďže MMIC je širokopásmový, pred ním je pásmová priepusť pre 80 m s nameranou šírkou 3,6 až 3,98 MHz pri −3 dB.
Používaný je aj predzosilňovač podľa W7IUV založený na tranzistore 2N5109.
Vplyv zeme
Vodivosť zeme má na výsledok veľký vplyv. Stratová zem výkon beverage zlepšuje, vysoká vodivosť, najmä morská voda, ho výrazne zhoršuje. Na rozdiel od vysielacích antén beverage potrebuje stredne až málo vodivú pôdu. Podľa Silvera a Donovana je základná verzia jednosmerná. Príjem z oboch smerov zabezpečia samostatné napájače alebo relé na koncoch.
KiwiSDR prijímače s beverage anténou
KiwiSDR W3HFU
-
Lokalita: Westminster, štát Maryland, USA (lokátor: FM19mq).
-
Anténa: 500 stôp (cca 152 metrov) dlhá prijímacia Beverage anténa nasmerovaná na severovýchod (primárne zameraná na Európu).
-
Technické zázemie a frekvencie: Prijímač pracuje v rozsahu 0 – 30 MHz (VLF, LF, MF, HF). QTH sa nachádza vo vidieckej oblasti s výhodou relatívne nízkeho rádiového šumu (low noise floor).
KiwiSDR EI5IN
-
Lokalita: Mullingar, grófstvo Westmeath, centrálne Írsko.
-
Anténa: 580 metrov (1900 stôp) dlhá Beverage anténa s obojsmernou orientáciou severovýchod / juhozápad (NE/SW).
-
Frekvencie: Rozsah 0 – 30 MHz, prijímač je optimalizovaný predovšetkým pre nižšie pásma VLF až MF.
KiwiSDR G8URE
-
Lokalita: Westergate, pri meste Chichester, Veľká Británia (lokátor: IO90qu).
-
Anténa: Jednosmerná Beverage anténa nasmerovaná na sever („Beverage – North“).
-
Frekvencie: Zariadenie pokrýva rozsah 0 – 30 MHz (zahŕňa VLF, LF, MF, HF).
KiwiSDR BIRMINGHAM KIWISDR2
-
Lokalita: Birmingham, centrálna oblasť štátu Alabama, USA.
-
Anténa: Prijímacia Beverage anténa.
-
Frekvencie: Príjem je štandardne širokopásmový v rozsahu 0 – 30 MHz.
Spojenie klasickej Beverage antény a modernej technológie KiwiSDR otvára rádioamatérom celkom nové možnosti pri love slabých DX signálov na spodných pásmach. Hoci smerovosť, výrazné potlačenie šumu a priaznivý pomer SNR robia z Beverage antény dodnes neprekonateľný prijímací nástroj, jej priestorové nároky sú pre mnohých nesplniteľné. Práve online prístup k vzdialeným receiverom umiestneným na tichých vidieckych lokáciách tento problém elegantne rieši. Či už staviate vlastný systém, alebo využívate zdieľané SDR stanice, táto kombinácia vám umožní spoľahlivo počuť aj signály, ktoré by inak zostali nenávratne stratené v šume.