Úvaha kolem vertikálu a dipólu

Obrátil se na mě kolega HAM s postřehy, kterých si všiml při experimentování s anténami. První anténa byl vertikál, navržený pro pásmo 40 m, vybavený zemním systémem 16 radiálů. Bohužel mi neposlal naměřené hodnoty impedance v patě vertikálu, pouze informaci o tom, že na kmitočtu 7.025 MHz má nejlepší VSWR (cca 1 až 1.2) a velmi slušné VSWR má také v pásmu 15m. S vertikálem však pracuje po vyladění tunerem rovněž na pásmu 18 MHz. Pro toto pásmo má však k dispozici ještě vertikální dipól, jehož spodní konec je cca 3 m nad zemí. Při příjmu se mu jeví dipól často lepší, ale s vertikálem rovněž dělá na tomto pásmu DX spojení. Jaký si můžeme udělat k anténám názor?

Řešení

1. Použijeme např. EZNEC, stačí i demo verze, nastavíme výpočet s Real Ground (NEC-2) a High Accuracy. Vypočteme vyzařovací diagramy. Nejdříve pro vertikál:

A také pro dipól:

Všimneme si těchto skutečností. Obě antény mají podobný vyzařovací diagram. Vertikál je delší a proto má na 18 MHz vyšší zisk v horním laloku. Až o 2 dB. Dokážeme ho však využít? Přicházejí z tohoto směru DX signály? Nesmažeme tento nepatrný, pracně vyrobený zisk např. jiným druhem ztrát? To je celá řada dalších otázek, na které bychom si měli umět odpovědět.

Nicméně: Obě antény mají podobný zisk (1.48 dBi/1.1 dBi) a obě antény vyzařují stejně směrem k horizontu. Kurzor jsem nechal v diagramech na 15 a 16° (zelené kolečko).

2. Impedance

V průběhu impedancí se obě antény liší. Nejprve uvedu vertikál. Protože majitel antény docílil VSWR téměř 1 na 7.025 MHz a vyzařovací odpor vertikálu je kolem 38 Ohmů, musíme počítat s tím, že zemní ztráty jeho zemního odporu jsou 12 - 14 Ohmů a tomu musí odpovídat VSWR = 1 až 1.1 v patě vertikálu na 7 MHz. Průběh VSWR vypadá takto:

V garfu vidíme obě minima VSWR (7 a 21 MHz). Odečteme hodnotu impedancí na 18.1 MHz. Z=120.8 -j285.2. To jsou hodnoty, které nám přizpůsobí většina tunerů. Podíváme se do Smith. diagramu, jak taková transformace vypadá:

Impedanci antény znázorňuje hranatý černý bod v pravé části. Tomuto bodu odpovídá hodnota VSWR cca 16.2, konečně nám ji vypočítal i EZNEC. Pokud bychom přizpůsobovali v patě vertikálu tunerem, potřebovali bychom pro výpočet ztrát znát i kružnici Q, která je rovněž černě znázorněná a má hodnotu Q = 3.8. S největší pravděpodobností však bylo přizpůsobení provedeno na konci koaxiálního kabelu, tedy tunerem u TRXu. Zde budu ještě v budoucnosti pokračovat, abych rozšířil úvahu o smyslu a významu dálkově ovládaného tuneru. To je na samostatný článek. Na okamžik se však vrátíme k našemu dipólu, který vyzařuje úplně stejně, ale má naprosto jiný průběh impedancí na svorkách:

Svislý dipól se od dříve popsaného vertikálu liší velmi zásadně v hodnotě impedance na svorkách. Z = 70 Ohmů a tomu odpovídá VSWR asi 1.4, pokud připojíme ke svorkám koaxiální kabel Z=50 Ohmů.

3. Jednoduché řešení ztrát

K nejjednodušším způsobům řešení ztrát v napáječi patří použití vhodného kalkulátoru, kterých je na internetu k dispozici dost. Uvedu zde dva výpočty, jeden pro vertikál:

Ztráty při napájení dipólu:

Na obrázku je uvedena www adresa s on-line kalkulátorem. Všimněme si, že jsem použil v obou případech stejný koaxiál (Belden, RG-213), stejné délky. Na řádcích vpravo dole vidíte, jaký výkon se dostane ke svorkám antén a jaký je "Total Loss".

Co myslíte? Všimne si majitel antény rozdílů? Odpověď nechávám na vás ....