Dipol wachlarzowy to jedna z najpopularniejszych wielopasmowych anten HF wśród radioamatorów. Jej popularność wynika z prostej konstrukcji, niskiego kosztu i bardzo dobrych parametrów pracy. W przeciwieństwie do innych anten wielopasmowych, nie wykorzystuje ona strojonych pułapek, lecz kilka oddzielnych dipoli podłączonych do jednego punktu zasilania.
Dla radioamatorów, którzy chcą pokryć wiele pasm HF bez użycia tunera antenowego lub skomplikowanego przełączania anten, dipol wachlarzowy jest interesującym rozwiązaniem. Przy odpowiedniej konstrukcji może niezawodnie pracować w wielu pasmach amatorskich, oferując parametry porównywalne z dipolami jednopasmowymi.
W artykule przeczytasz
Zasada działania
Nazwa „dipol wachlarzowy” pochodzi od układu przewodników, które widziane z boku przypominają otwarty wachlarz. Do jednego punktu zasilania podłączonych jest kilka dipoli o różnych długościach, przeznaczonych dla poszczególnych pasm.
Każdy dipol jest dostrojony do określonego pasma. Podczas nadawania lub odbioru energia jest naturalnie rozprowadzana, tak że gałąź rezonansowa o danej częstotliwości działa dominująco. Pozostałe przewodniki mają wysoką impedancję i mają jedynie minimalny wpływ na działanie.
Najprostszy dipol wachlarzowy można zaprojektować na przykład dla pasm 40 m i 20 m. Rozbudowane konstrukcje często obejmują pasma 80 m, 40 m, 20 m, 15 m i 10 m, wykorzystując pojedyncze zasilanie koncentryczne.
Zalety w porównaniu z antenami pułapkowymi
Najpopularniejszą alternatywą dla dipola wentylatorowego jest dipol pułapkowy. Wykorzystują one pułapki rezonansowe utworzone przez połączenie cewki i kondensatora. Pułapka oddziela elektrycznie część radiatora na jednej częstotliwości i umożliwia pracę w wielu pasmach.
Jednakże dipol wachlarzowy nie posiada żadnych pułapek, co niesie ze sobą kilka istotnych zalet.
Pierwszą zaletą są niższe straty. Każda pułapka zawiera rzeczywiste elementy o skończonym współczynniku jakości Q. Przy wyższych mocach występują straty, a część energii jest przekształcana w ciepło. Dipol wentylatorowy wykorzystuje wyłącznie przewodniki, więc dodatkowe straty są minimalne.
Drugą zaletą jest szersze pasmo pracy. Anteny pułapkowe mają tendencję do bycia stosunkowo wąskopasmowymi w niektórych pasmach, podczas gdy dipol wachlarzowy zachowuje się podobnie do klasycznego dipola rezonansowego.
Trzecią zaletą jest wyższa niezawodność. Pułapki są narażone na warunki atmosferyczne i naprężenia mechaniczne. W dipolu wentylatorowym tego elementu w ogóle nie ma.
Istotnym czynnikiem jest również prostsza konstrukcja. Radioamator nie musi projektować ani dostrajać pułapek rezonansowych. Wystarczy przygotować pojedyncze dipole o odpowiedniej długości i stopniowo dostrajać je do pożądanych pasm.
Konstrukcja dipola wentylatorowego
Podstawą jest centralny izolator z połączeniem kablem koncentrycznym. W tym celu równolegle połączone są poszczególne dipole przeznaczone do różnych pasm.
Najdłuższy dipol jest zaprojektowany dla najniższej częstotliwości roboczej. Pozostałe dipole są stopniowo krótsze. Przewodniki są rozstawione za pomocą przekładek z tworzywa sztucznego lub włókna szklanego.
Odległość między przewodnikami wynosi zazwyczaj kilkadziesiąt centymetrów. Zbyt mała odległość może powodować silniejsze wzajemne oddziaływanie i bardziej skomplikowane strojenie.
W budownictwie najczęściej stosuje się przewody miedziane lub miedziane linkowe z izolacją odporną na promieniowanie UV. Naprężenia mechaniczne są porównywalne z tymi, jakie występują w klasycznym dipolu.
Strojenie anteny
Strojenie dipola wachlarzowego jest nieco trudniejsze niż dipola jednopasmowego. Poszczególne przewodniki oddziałują na siebie, a zmiana długości jednej gałęzi może nieznacznie wpłynąć na rezonans pozostałych pasm.
Długość poszczególnych emiterów jest zmniejszona przez współczynnik skrócenia przewodu oraz wpływ uziemienia (pojemność pasożytnicza). Jeśli użyjesz przewodu z izolacją PVC, spodziewaj się, że emitery będą krótsze o 4 do 7%.
Zaleca się rozpoczęcie od najniższego pasma, a następnie przejście do wyższych częstotliwości. Po każdej regulacji zaleca się pomiar wszystkich pasm za pomocą analizatora antenowego.
Po kilku iteracjach można uzyskać bardzo dobre dopasowanie do wszystkich pożądanych pasm.
Zasilacz i balun
Podobnie jak w przypadku klasycznego dipola zaleca się stosowanie 1:1 balun prądowyJego zadaniem jest ograniczenie prądu przepływającego przez oplot kabla koncentrycznego.
Bez baluna promieniowanie linii koncentrycznej może być znaczne, co prowadzi do zniekształcenia charakterystyki promieniowania i niestabilnych pomiarów PSV.
W przypadku mocy wyjściowych do kilkuset watów skuteczne okazały się baluny prądowe ferrytowe z rdzeniami typu 31 lub 43.
Praktyczne wyniki
Wiele opublikowanych pomiarów pokazuje, że dobrze zaprojektowany dipol wachlarzowy osiąga parametry bardzo zbliżone do dipola jednopasmowego. Zarówno wzmocnienie, jak i charakterystyka promieniowania pozostają praktycznie niezmienione.
Zaletą jest możliwość pokrycia wielu pasm bez konieczności stosowania przełącznika antenowego lub osobnych zasilaczy. Daje to radioamatorowi uniwersalną antenę HF w stosunkowo niskiej cenie.
W praktyce dipole wachlarzowe są często używane w stałych instalacjach domowych, na imprezach terenowych i w systemach QRP. Konfiguracje 80/40/20/15/10 m lub 40/20/15/10 m cieszą się dużą popularnością.
Ograniczenia dipola wentylatorowego
Największą wadą jest konieczność zapewnienia wystarczającej ilości miejsca. Liczba przewodników rośnie wraz z liczbą pasm, a antena staje się bardziej złożona mechanicznie i cięższa. Dlatego w niektórych lokalizacjach bardziej praktyczne może być zastosowanie dipola pułapkowego lub anteny pionowej.
Przy dużej liczbie pasm trzeba poświęcić więcej czasu na strojenie, ponieważ poszczególne emitery wpływają na siebie nawzajem.
Wniosek
Dipol wachlarzowy to jedno z najlepszych rozwiązań dla radioamatorów, którzy chcą obsługiwać wiele pasm HF za pomocą jednej anteny. W porównaniu z konstrukcjami pułapkowymi, oferuje niższe straty, prostszą konstrukcję i wysoką niezawodność.
Choć wymaga więcej miejsca i cierpliwości podczas strojenia, w rezultacie powstaje skuteczna antena wielopasmowa, która może zapewnić parametry bardzo zbliżone do parametrów pojedynczego dipola rezonansowego. Właśnie dlatego dipol wachlarzowy pozostaje jedną z najpopularniejszych konstrukcji domowej wśród radioamatorów na całym świecie.
Filmy
Film prezentuje praktyczną budowę wielopasmowego dipola wachlarzowego, w tym rozwiązanie mechaniczne przekładek i proces strojenia poszczególnych pasm.