Mihai Mateescu YO3CTK

In esenta, antena consta in 4 verticale in lambda/4, amplasate in colturile unui patrat cu latura de lambda/4. Antenele se alimenteaza prin intermediul unor cable coaxiale de 75 ohmi, de lungime egala (lambda/4) de la un sistem de defazare si comutare. Prin alimentarea celor 4 antene in diverse combinatii de semnale defazate cu -90 grade, 0 grade si +90 grade, se obtine directivitate in 4 directii principale, si un cistig de 4dB. In mod normal antena se amplaseaza cu colturile orientate spre NW, NE, SE si SW respectiv, pentru a favoriza directiile principale ale populatiilor de radioamatori. Cele 4 verticale se instaleaza deasupra cite unui cimp de radiale ingropate de lungime lambda/4 (o discutie extensiva asupra numarului si eficientei radialelor se gaseste in cartea lui ON4UN). Sistemul de defazare si comutare este compus din transformatoare hibride si relee. Alternativ, exista un sistem cu componente L-C, mai greu de reglat dar se pare mai precis. Sistemul poate fi construit sau poate fi cumparat. Eu am preferat cumpararea de la Comtek (http://www.comteksystems.com/)

Cele 4 verticale le-am construit folosind prajini de fibra de sticla de 18m lungime de la Spiderbeam (http://www.spiderbeam.net/sb/home/index.php). Pe ele am infasurat sirma de cupru pentru instalatiile electrice din constructii (sirma plina, nu litata, si izolata), in lungime de 20m. Infasurarea se face cu pas mare, circa 10cm, pornind de la virf, astfel incit la baza sa ramina libera o portiune de circa 1m de sirma. Aceasta va fi folosita ulterior la reglaje. Sirma se fixeaza din loc in loc cu banda izolatoare sau tie wrap-uri. La baza se sudeaza pur si simplu o mufa UHF de panou. Antena este extrem de usoara si poate fi ridicata de doi oameni in circa 5 minute. Ea sta pe o placa de baza (Comtek) care este prevazuta cu conexiuni la cimpul de radiale. Antena este ancorata la 2 nivele (6 si 12m) cu cite 3 ancore confectionate din sfoara de kevlar (Spiderbeam). Ancorele se leaga de tarusi amplasati pe un cerc de raza 5m in jurul bazei, la 120 grade.

Cimpul de radiale l-am confectionat din sirma de cupru neizolata. Am folosit cite 23 de radiale pentru fiecare antena, pentru ca atita sirma am avut la dispozitie. Cifrele nu sint critice, in general este acceptat ca optim un numar de 30 de radiale lungi de lambda/4. Sirma provine tot de la Comtek, este #18AWG si vine in mosoare de cite 2500 picioare.

Dupa confectionarea celor 4 verticale trebuie instalat temporar un cimp de radiale direct pe sol si ajustat fiecare vertical astfel incit frecventa de rezonanta sa fie identica. In general se cauta ca realizarea fizica a verticalelor sa fie pe cit posibila identica, aceasta fiind una din conditiile functionarii in bune conditiuni a sistemului. Eu am ales frecventa de rezonanta la 3525kHz, lucru obtinut prin scurtarea incrementala a buclei ramasa libera la baza. Masuratorile s-au facut cu MFJ-259. Atentie! Masuratoarea se face exclusiv ziua, seara aparatul de masura este influentat de semnalele captate de antena cind incepe sa se deschida propagarea.

Dupa confectionarea celor 4 verticale, ajustarea lor si ingroparea sistemului de radiale, se poate trece la asamblarea antenei. In mijlocul patratului se infige in pamint o teava de circa 1.5m pe care va sta fixat cutia de defazare si comutare. Cablele coaxiale de 75 ohmi le-am confectionat din cablu folosit la reteaua stradala de CATV (acela cu sirma suplimentara de tractiune), in lugime de 16.5m. Aceasta lungime este calculata folosind un factor de scurtare de 0.8, care este valabil pentru cablele cu izolatie din spuma de polietilena. In cazul altor cable trebuie cunoscut factorul de scurtare sau masurat, conform cu instructiunile din manualul MFJ. Eu am confectionat cablele la Charma Conect (www.charma.ro) intrucit calitatea manoperei este superioara a orice se poate obtine in regim de amator. Pe cable, la capatul dinspre antene, trebuie pus un sir de toruri de ferita. Eu le-am achizitionat tot de la Comtek, vin in seturi pentru 4 antene.

Cutia de defazare are 6 porturi: 4 pentru antene, unul pentru cablul coaxial de 50 ohmi tip RG213 spre transceiver si unul spre rezistenta de sarcina. Aceasta este esentiala pentru functionarea sistemului, puterile reflectate datorita dezechilibrelor sistemului se disipa in aceasta rezistenta. De aceea la instalare se recomanda masurarea puterii transmise in rezistenta, ca un indicator al functionarii corecte a sistemului. Eu am montat aceasta rezistenta (50 ohmi, 150W, procurata tot de la Comtek) chiar linga cutia de defazare, insa unii constructori trag un al doilea cablu coaxial de 50ohmi tip RG58 pina la statie si instaleaza permanent un wattmetru pentru a monitoriza continuu starea de buna functionare a antenei.

Cutia de defazare este comandata in curent continuu de la cutia de comanda instalata la statie cu ajutorul unui cablu cu 3 fire. Eu am folosit cablu de retea CAT5, pentru ca e ieftin si la indemina. Nu este alegerea ideala intrucit acest cablu nu este adecvat pentru exterior, izolatia sa se farimiteaza datorita radiatiilor UV. Am folosit 3 perechi din cele 4, cu firele puse in paralel. Acest lucru este important mai ales daca antena este amplasata la o distanta apreciabila de statie. Altfel releele nu mai atrag datorita tensiunii insuficiente.

Antena 4-square radiaza spre colturile sale, care sint numerotate de la 1 la 4. Ca un mic truc, in cazul cutiei de comanda de la Comtek, pozitia 2 este pozitia de repaos, in care nici un releu nu este actionat. Se recomanda ca pozitia 2 sa fie orientata spre directia preponderenta de lucru, in cazul nostru spre NW.

Dupa asamblarea antenei se trece la masuratori. Mai intii se verifica frecventa de rezonanta a sistemului cu MFJ-259. In cazul antenei de la YR7M, cu verticalele ajustate pentru 3525kHz si liniile in lambda/4 taiate pentru 3650kHz, antena 4-square acopera onorabil banda de la 3.5 la 3.8MHz, favorizind totusi portiunea de telegrafie (preferinta personala). Recomand celor care vor sa construiasca aceasta antena sa inceapa reglajele asa, urmind ca daca vor sa deplaseze punctul de rezonanta mai sus sa scurteze pur si simplu de la baza sirma de pe verticale.

Apoi se intercaleaza un wattmetru intre cutia de defazare si rezistenta de sarcina si se aplica putere de la emitator, in diverse puncte din banda. S-au obtinut urmatoarele rezultate in privinta factorului de unda stationara VSWR si a puterii disipate in rezistenta de sarcina:

Puterea disipata in rezistenta de sarcina este masurata pentru o putere de iesire a liniarului de 1000W.

Antena a fost testata in concursul WPX CW in care YR7M a operat la categoria single operator single band. Operator a fost Tibi, YO9GZU. Iata impresiile lui despre functionarea antenei:

Vineri seara, inainte de WPX CW, am realizat teste de comparatie la receptie cu vechiul Inv. Vee pentru 80m folosit la YR7M, care au scos clar in evidenta castigul si directivitatea sistemului de verticale, diferenta fiind mult mai mare chiar fata de cea anticipata, la un acelasi nivel de zgomot captat. Din 10 legaturi DX, majoritatea JA si o statie ZL chiar "loud", niciuna dintre statii nu a putut fi copiata pe Inv. Vee. Apreciez directivitatea sistemului ca fiind una "eficienta", utila mai ales in conditii de concurs, in sensul in care semnalele nu sunt taiate in totalitate si sansa de a pierde o statie cu semnal slab ce cheama din alta directie, in special laterala, este mai mica fata de un sistem cu antene beverage, spre exemplu. Se poate sesiza usor prin comutare rapida care este directia adevarata a unui semnal foarte slab, cea mai mare atenuare fiind cea fata-spate. In acest mod mi s-a parut eficienta evitarea QRM-ului european cand ascultam statii rusesti si din estul indepartat cu semnale slabe, fara sa ratez chemari ale statiilor din EU cu semnale slabe. Directivitatea este indiscutabila la emisie. S-a intamplat de multe ori pe parcursul concursului sa chem anumite statii folosind o alta directie decat cea corecta, fara sa primesc raspuns la prima strigare, ca apoi la o revenire pe directia corecta sa fiu receptionat din prima si sa schimbam controlul fara probleme. Directivitatea functioneaza foarte bine si pe distante scurte, putand fi sesizate diferente chiar la receptia statiilor YO din diferite districte.

Datorita captarii unui nivel destul de ridicat de zgomot de catre verticale, utilitatea acestui sistem este superioara mai ales in concursurile sezonului de iarna, cand lipseste zgomotul static din benzile de jos. In CQWW CW 2006, folosind o singura verticala la emisie/receptie, de la YR7M s-au lucrat 100 de tari si peste 350 de legaturi DX in 80m. Estimez ca numarul de tari poate fi crescut la 110-120 cu ajutorul 4SQ (DXCC realizat in 80m de statiile Multi de top). In editia aceasta a WPX CW s-au lucrat 102 legaturi DX (NA=47, AS=44, AF=10, SA=1), target propus pentru K<2, in conditiile in care indicele K s-a mentinut in jurul valorii 4 pe toata durata concursului.

In concluzie, desi este o antena complicata, relativ scumpa si care ocupa o suprafata mare de teren, este recomandata pentru ca are performante net superioare unui singur vertical, si este mult mai simpla mecanic decit un beam orizontal cu cistig similar. La receptie nu atinge performantele unui beverage insa este mult mai usor de comutat, in special in regim de concurs.

Urez succes tuturor celor care vor dori realizarea unui sistem similar.

Mihai Mateescu YO3CTK

Articol aparut la 1-6-2007

16132