Antena dipol multiband
Alexandru Farkas YO5AMF
Problema antenelor multiband genereaza tot timpul compromisuri. O antena, care sa functioneze optim in toate benzile de radioamatori (cele clasice) si sa fie alimentata cu un singur fider, pare de domeniul fanteziei. Problema a fost rezolvata cu succes de radioamatorul VA2ERY dl. Robert Victor. Antena propusa de domnia sa a fost patentata si a fost publicata in reviste de radioamatori. Am dat peste aceasta descriere in revista Radiotehnika.nr.3/2005 din HA. La prima citire m-am revoltat: "Cum nu mi a venit mie idea asta simpla si geniala"?
Autorul se intreaba: Care este problema de baza?
antena sa rezoneze pe fiecare frecventa
impedanta de intrare sa fie aproximativ identica pentru fiecare frecventa, si pe cat posibil, sa aiba valoarea cablului coaxial sau bifilar standard.
Daca vrem sa utilizam o antena pe mai multe benzi, putem alege trei posibilitati:
ne impacam cu dezadaptarile inerente pe anumite benzi.
reglam fiderul de alimentare si folosim circuite de adaptare (balun), astfel ca pentru fiecare frecventa si impedanta sa avem valori VSWR acceptabile pe fiecare banda.
alegem fizic punctul de alimentare pentru fiecare banda pentru impedanta conventionala de 50 ohm, astfel putem utiliza un fider conventional (cablu coaxial).
Un sistem acordat in impedante permite adaptarea fiderului de alimentare cu impedanta de intrare a antenei prin deplasarea punctului de alimentare de a lungul antenei, unde Zant=Zcablu. Antena de mai jos foloseste acest sistem. Adaptarea antenei se realizeaza prin deplasarea punctului de alimentare de a lungul firului de antena. In acest fel atit pe frecventa de baza cat si pe frecventele armonice se poate stabili punctul optim de alimentare pentru fiecare frecventa, unde Zant = Zcablu. Folosirea diferitelor transmach-uri, trap-uri, etc, care sunt surse de pierderi devine astfel inoportuna. Singurul dezavantaj, care ne indeamna la folosirea unei telecomenzi este, ca la schimbarea benzii trebuie "umblat" la antena. (se "trage" punctul de alimentare).
Cum functioneaza antena?
Daca luam un dipol simplu λ/2 pentru 80 m, ne va permite lucrul in cele 5 benzi clasice 80m, 40m, 20m, 15m si 10m. Repartizarea tensiunii de-a lungul antenei, cand antena functioneaza in banda de 80m ne arata, ca in mijlocul geometric a dipolului avem un minim de tensiune, iar la capete un maxim de tensiune (+Umax, -Umax). Daca reprezentam repartitia curentului in antena observam ca avem un maxim de curent in mijloc si un minim de curent la capete. Prima remarca pe care o putem face este:(daca aplicam legea lui Ohm) ca in mijloc, unde avem Umin si Imax, impedanta este mica. La un dipol λ/2 cca 60-70 ohm, valoare influentata si de inaltimea fata de sol a antenei.
In cazul functionarii pe mai multe benzi a unei singure antene, aceasta trebuie sa rezoneze pe fiecare banda. Benzile clasice de radioamator sunt intre ele in relatie armonica, adica: f; 2f; 3f; etc. Din acest motiv o antenna dipol λ/2 taiata pentru 80m, cu lungimea fizica de 40,42m, va rezona si pe 40m ca un dipol λ, pe 20m ca un dipol de 2λ, pe 15m ca un dipol 3λ si pe 10m ca un dipol de 4λ. Deci lungimea fizica a unei antene dimensionata pe o frecventa inferioara va rezona si pe frecventele superioare daca intre frecvente exista o relatie armonica.
Desenam repartitia tensiunii de a lungul firului unui dipol λ/2 pentru 80m (3,5Mhz) si o alta diagrama cu repartitia tensiunii de a lungul firului antenei cind alimentam antena cu un semnal de 7MHz (40m). Observam ca la capete, in ambele cazuri, avem maxim de tensiune (deci antena rezoneaza si pe 80m si pe 40m). Impedanta de intrare la mijlocul antenei pentru semnalul de 3,5MHz este mica (60-70ohm), Umin si Imax, iar pentru semnalul de 7MHz antenna prezinta in mijloc o impedanta mult mai mare (Imin si Umax).
Un fir cu o lungime de 40,42m, alimentat la mijloc, in puntul A, va rezona ca o antena dipol λ/2 in banda de 80m. Impedanta in punctul A fiind de 60-70ohm, face posibila alimentarea directa a antenei cu un cablu coaxial. Acelasi fir de antena, pe banda de 40m va rezona ca un dipol λ, si daca se muta punctul de alimentare a antenei din A in ptc. B, unde impedanta este tot 60-70 de ohm, cu acelasi fider antena devine multibanda. Urmand rationalmentul de mai sus se poate observa ca antena noastra va rezona si pe benzile de 20m, 15m si pe 10m, dar punctul de alimentare va trebui deplasat din ce in ce mai spre stanga.
O astfel de antena pe linga faptul ca permite o adaptare perfecta pe fiecare banda, pe benzile superioare asigura si un castig semnificativ, devenind din dipol λ/2, respectiv un dipol λ ; 3λ si 4λ.
Unde se afla acest punct B pentru noua frecventa f2 = 2f ?
Se poate observa ca acest punct se afla la o distanta de λ2/4 pentru frecventa f2 respectiv λ2 = 40m. Deci lungimea la un capat al antenei pina la punctul de alimentare va fi va fi d= λ2 /4, iar pe celalalt capat λ2 /2 + λ2 /4 = 3/4 λ2 . Lungimea totala a antenei va fi (3/4 +1/4) λ2 = λ2.
Se poate trage concluzia :
punctul de alimentare pentru o alta frecventa armonica (superioara) f2 se va muta cu λn/4, fata de punctul anterior, (pentru o frecventa inferioara).
daca n=3,5,6 antena noastra va functiona tot dupa acest rationalment
daca pe lungimea firului obtinem n x λn/2 si la capete avem maxim de tensiune, firul va rezona si pe lungimea lui se poate gasi un punct de alimentare corespunzator pentru alimentare cu un cablu standard.
Putem desena o diagrama, unde, pentru simplificare undele sinusoidale sunt aproximate cu unde triunghiulare. De data acesta luam ca antena de baza sa fie un dipol dimensionat pentru banda de 40 m (7Mhz), care va putea lucra si pe frecventele de 14MHz, 21MHz si 28MHz, schimband punctul de alimentare. Pozitia punctelor de alimentare rezulta din diagrama de mai jos.
Dar, constructiv cum se poate realiza glisarea punctului de alimentare?
Aici este ideea geniala a autorului. Daca principiile prezentate de mai sus functioneaza pentru un dipol deschis, trebuie sa fie valabile si pentru un dipol indoit. Singura diferenta a dipolului indoit, fata de dipolul deschis este la impedanta de intrare. Dipolul simplu avind 2 brate de λ/4, si fiecare brat avind o impedanta de cca 36 ohm, inseriate dau o impedanta de intrare de cca Z= 72 ohm. la dipolul indoit avem 4 brate, rezulta o impedanta de intrare globala de Z=300ohm.
Dipolul indoit, daca se fixeaza la capete pe doua scripete din material dielectric, formeaza o bucla inchisa, ce poate fi trasa ( "sarma de intins rufe" ). Punctul de alimentare gliseaza liber, de la un capat la celalalt, iar lungimea antenei ramine neschimbata.
Constructiv antena arata astfel:
Cateva idei constructive:
antena originala a fost executata fara balun, alimentarea facandu-se cu un cablu panglica tip TV.
balunul, in caz in care il folosim poate fi si in casa, linga emitator, coborarea din punctul de alimentare facindu-se cu cablu panglica de tip TV de 300ohm (daca se mai gaseste…), dupa care din balun se intra in TX cu un cablu coaxial cu o lungime oarecare.
lungimea fizica a cablului (fie TV de 300ohm, fie cablu coaxial), nu este critica.
in cazul cand folosim balunul pe antena, aceasta se va suspenda cu un fir prevazut la capat cu o glisiera, care se va agata pe firul superior de antena pentru a fi suspendat, conform figurii 4.
balunul se va confectiona pe un tor de ferita.
Acordul antenei:
Se poate face foarte precis folosind un VSWR- metru. Prin deplasarea punctului de alimentare in jurul punctului calculat se obtine un VSWR 1:1 pentru fiecare banda.
Propuneri :
Realizarea unei punti la care se introduce in bucla de reactie un VSWR metru, iar iesirea puntii comanda un electromotor, care printr-un mecanism cilindru, actioneaza asupra firelor de neylon, prin care se realizeaza telecomanda glisarii punctului de alimentare. In acest caz acordul impedantei de intrare se realizeaza automat.
- Alexandru Farkas YO5AMF
-
Articol aparut la
4-7-2005
28728
Inapoi la inceputul articolului
|
