Delta loop napájený žebříčkem

.........................................................................................................................................................................................................................................................................................................

tento kratičký článeček je volným pokračováním článků o delta loopech. Měl jsem možnost asistovat kamarádovi, hamovi, s návrhem delta loop antény ve velice hezké výšce H=35m nad zemí. Moje role byla prostá. Chtěl znát vyzařování a navrhnout přizpůsobení téměř přesné čtvercové smyčky na pásmu 80m a 40m.

Vyzařování

V pásmu 80 m problém s celovlnnou smyčkou neočekávám. Jak se ukázalo, pásmo 40 m nám způsobilo malé dilema. Vše je jasné z obrázku:

1. Modrá čára platí pro pásmo 80m. Anténa vyzařuje v azimutu téměř kruhově, směrem k horizontu má maximum vyzařování asi na 37° a v nadhlavníku potlačené vyzařování o cca 10 dB. Co víc si přát, navíc, když je zjištěno, že s balunem 1:4 bude VSWR na koaxiálu jen asi VSWR = 1.4.

2. Pokud by byla anténa napájena uprostřed  strany čtverce, měla by VSWR menší než VSWR = 1.4 také na konci pásma 7 MHz. Na anténě však vadí dvě věci. Výška dělá svoje a anténa přeci jenom má dominantní vyzařování do 4 směrů a mezi nimi výrazná minima, větší než -12 dB. Také mi trochu vadilo, že anténa bude mít jednu stranu podél budovy a v její blízkosti.

3. Pokud by byla anténa napájená v rohu, nemusela by být žádná její strana blízko a podél stavebního objektu. Vyzařování má již sice dominantní horní lalok v jednom směru, ale výrazná minima v horizontální rovině nejsou. V tomto případě však již není přizpůsobení a napájení až tak prostou záležitostí. Proto jsou všechny způsoby napájení rozebrány v dalším odstavci.

Způsoby napájení I. až V.
I. Na obrázku vpravo je ve Smithově diagramu uvedeno napájení a přizpůsobení deltaloopu jen pomocí balunu 1:4. Při rezonanci na kmitočtu 3 773 kHz je VSWR = 1.36
II. Při rezonanci na kmitočtu 7 180 kHz je  VSWR = 1.33 a anténu by bylo možné přizpůsobit stejným balunem jako na pásmu 80m. To je základní výhoda uvedeného způsobu napájení.
III. Na 80 metrech lze použít k napájení symetrického vedení, žebříčku PCV-570-84. Ve Smithově diagramu je zakreslena zelená kružnice takového napáječe. Pokud by pracoval se stojatou vlnou, bylo by maximální QEL = 2.
IV. Pokud bude mít žebříček délku kolem 10metrů a bude použit balun, vypadá situace v diagramu takto. Maximální QEL = 2.5 .... Na takto vysokém QEL se podílí zejména přizpůsobovací L článek, ale rovněž balun se žebříčkem.
V. Pokud bude mít žebříček stejnou délku kolem 10 metrů, ale bude na konci přizpůsoben symetrickým L článkem, bude QEL = 5
Závěr Přestože bylo k dispozici více možností napájení a přizpůsobení, byla pro realizaci vybrána možnost s nejhorším předpokladem, tj. s maximálním QEL = 5. Kompromis, který jsme si mohli dovolit. K dispozici byl symetrický kondenzátor s potřebnou kapacitou a kulový variometr s potřebnou indukčností. Ztráty jsme odhadovali takto: a) QEL = 5 b) jakost Q (Q faktor kulového variometru a symetrického vedení) lepší než QU = 100 c) vypočtená minimální účinnost přenosu energie = 95% d) vypočtený maximální útlum způsobený přenosem a přizpůsobením A = -0.22 dB (vypočteno z účinnosti) Související témata 1. Jednoduchá metoda řešení ztrát ve čtyřpólech. 2. Řešení ztrát při napájení a přizpůsobení delta loopu. Dodatek   Když jsem napsal tento článek, ozval se můj přítel, abych doplnil ještě druhou uvažovanou variantu přizpůsobení a uvedl jsem, proč jsme do ní nešli. Uvažovali jsme ještě o nepatrně odlišné konfiguraci napájení žebříčkem. Anténa by byla ve stejné výšce, ale i na pásmu 80 metrů bychom ji zkrátili tak, aby v místě napájení měla výrazně zápornou imaginární složku a tu bychom kompenzovali vhodnou délkou žebříčku. Situaci popisuji na dalších obrázcích s komentářem. A. Opakuji pouze analogii k případu I. Zde je rozdíl v tom, že jsem rezonanci deltaloopu řešil pro kmitočet 3.58 MHz, při stejné výšce 35 metrů. Délka nezkrácené celovlnné smyčky je 89 metrů. B. Žebříček PCV 570-84 (první číslo udává charakteristickou impedanci, druhé číslo rozteč vodičů) nám však netransformuje impedanci žádaným směrem. Impedance na svorkách žebříčku se pohybují po zelené kružnici. Na kružnici je zakresleno několik délek: 0 metrů, 10m, 20, 30m, 40m, ... lambda/2). C. Anténu lze samozřejmě zkrátit. Z 89 metrů např. na 74 metrů. Při takovém zkrácení má ve výšce 35 metrů naše anténa impedanci Z = 108 - j800 Ohmů. Pokud na její svorky připojíme 10.9 metru žebříčku typu PCV 570-84, budeme mít na kmitočtu 3 550 kHz VSWR = 1. Stačí použít balun 1:1, připojit to do rádia a máme parádní anténu na jeden kmitočet v pásmu 80 metrů ... D. V pásmu 40 metrů nám již délka žebříčku spolehlivě míjí kruh s VSWR menším než 1.25 a končí na impedanci Z = 243 -j1225 Ohmů. Samozřejmě, že by bylo možné přepínat dvě délky žebříčku. Potřebných 6m nám už nevyhovovalo z konstrukčních důvodů, bylo to ke zdi málo. Takže by se muselo přepínat asi 11 metrů a kolem 25 metrů. To by bylo realizovatelné. Uvažovali jsme však další variantu, a sice, že anténu budeme ladit L článkem. Kapacita 160 pF a indukčnost 6.2 mikrohenry jsou snadno realizovatelné hodnoty. Ladění je zakresleno do obrázku vpravo. E. Hlavním důvodem, proč jsme tuto variantu nakonec nepoužili bylo vyzařování této antény v pásmu 40 metrů. Porovnejte následující obrázek s obrázkem v úvodu. Všimněte si, jak se nám začínají spojovat oba horní laloky v jeden široký lalok, který vyzařuje vzhůru. A všimněte si, jak slábne na 40 metrech vyzařování směrem k horizontu. Jaký lze očekávat výsledek? Rádio bude přehlcené silnými evropskými stanicemi a směrem k horizontu to bude vyzařovat jako průměrný vertikál. A to asi nechceme, že?     Poslední poznámka, nikoliv k deltaloopům Pokud nepoužíváme pásmo 40m k evropské komunikaci (nebo blízký východ), snažíme se, aby anténa vyzařovala směrem k horizontu a měla potlačené vyzařování směrem vzhůru. Zjistíme, že příjem se stane mnohem tišším, často si budeme moci dovolit zapnout předzesilovač! Přijímač nebude zahlcován silnými signály z EU a začneme slyšet celou řadu stanic z jiných kontinentů. Mohu potvrdit, že nejhezčí spojení s protinožci jsem na 40 metrech udělal s klasickým vertikálem, a to dokonce s velkými ztrátami během jeho zkoušky bez radiálů. Při srovnávacím testu jsem však takové signály nedekódoval ani na nízké G5RV a ani na dipólu. Moje věž v minulém QTH byla nízká a neumožňovala mi ani montáž 2 prvkové směrovky pro 40m, která samozřejmě také zlobila se "svým pytlem horních laloků". Bylo to však pro mě motivací, abych vyzkoušel dva typy směrových antén s nízkým vyzařovacím úhlem, ale hlavně bez těch horních laloků. Jedna série experimentů se týkala vertikálu s reflektorem a druhá se týkala zkrácení antény bobtail-curtain. Nikdy mi nic na 40 metrech nefungovalo lépe.