Traducere şi completări: Valerică Costin, YO7AYH
Articolul original se găseşte la linkul: http://www.aa5tb.com/efha.html

Pe această pagină încerc să descriu ce ştiu despre antene în jumătate de lungime de undă alimentate la un capăt. Eu învăţ totdeauna, de aceea s-ar putea ca din timp în timp să găsiţi modificări pe această pagină, pe măsură ce învăţ şi corectez erorile. În acelaşi timp sper că această pagină îi ajută pe alţii să utilizeze cu succes acest tip de antenă, deoarece ea are câteva avantaje unice.

O antenă în jumătate de lungime de undă alimentată la un capăt este o variantă a antenei dipol în jumătate de lungime de undă. Când pe o antenă în jumătate de lungime de undă se aplică energie de RF (radio frecvenţă), la frecvenţa de rezonanţă a antenei, pe această antenă se dezvoltă o undă staţionară (standing wave ) de tensiune şi o undă staţionară de curent, defazajul dintre ele fiind de 90⁰. Rezultatul final este că distribuţia curentului în lungul conductorului de antenă are un maxim la centru în timp ce distribuţia tensiunii are maxime la capete, vezi figura 1.

Figura 1. Distribuţia de tensiune şi distribuţia de curent în lungul unui dipol în jumătate de lungime de undă

Metoda cea mai utilizată de alimentare cu energie a acesuti tip de antenă este la centru unde curentul este maxim şi tensiunea este minimă. În consecinţă, impedanţa în acest punct are valoare mică, de ordinul a 72 ohmi. Această valoare a impedanţei face posibilă alimentarea antenei direct cu cablu coaxial de joasă impedanţă, 50 ohmi. Pentru minimalizarea şansei de existenţă a curenţilor de mod comun pe ecranul cablului coaxial, situaţie în care cablul coaxial ar deveni parte din antenă, uneori se utilizează un balun. Totuşi, alimentarea antenei la centru nu este o cerinţă obligatorie. Energia poate fi "injectată" în antenă în orice punct de pe lungimea antenei. Atunci când punctul de alimentare al antenei se deplasează de la centru spre unul din capete, impedanţa va creşte (tensiunea devine mai mare şi curentul devine mai mic, vezi figura 1). Cazul extrem se produce atunci când antena este alimentată la unul dintre capetele ei. La prima vedere această situaţie pare imposibilă, deşi mulţi radioamatori au procedat aşa (au alimentat la un capăt) şi au obţinut rezultate bune. Atunci când antena în jumătate de lungime de undă este alimentată la unul dintre capete, impedanţa în punctul de alimentare este cuprinsă între 1800 ohmi şi 5000 ohmi.

Se comentează des că o antenă în jumătate de lungime de undă, alimentată la unul dintre capete, nu necesită nici-o "contragreutate" (contraantenă) sau nu necesită radiale pentru a funcţiona. În realitate totdeauna există ceva care joacă rolul de contragreutate, chiar dacă acel ceva nu este evident la prima vedere. Circulă destule "poveşti" care diferă fie prin aspecte practice, fie prin descrieri teoretice sterile ale antenei, vezi figura 2.

Fig. 2 Antenă care teoretic nu ar putea să funcţioneze

No "conterpoise" = nici-o contragreutate (fără contragreutate, fără contraantenă);

End Fed Half Wavelength Antenna = antenă în jumătate de lungime de undă alimentată la un capăt.

Deoarece atât eu, cât şi alţii am avut succes în a demonstra ceva care poate părea "imposibil", voi încerca şi de data aceasta să descriu cum funcţionează antena cu configuraţia din figura 2. Descrierea pe care o voi face se referă în principal la specturl HF, deoarece antena în jumătate de lungime de undă este cel mai mult utilizată în acest domeniu de frecvenţe, deşi antena ar putea fi folosită fără limitări şi în alte frecvenţe. Deasemenea, reţineţi ca eu am utilizat acest tip de antenă la nivele de putere scăzută (mai mici de 20 W). La puteri mari trebuie avut în vedere tensiunile ridicate care pot apare, în special tensiunile de pe condensatorul din circuitul acordat LC. Nu lucraţi cu 1.5 kW în timp ce folosiţi un cuplor pentru putere mică (a tiny coupler), care conţine un condensator variabil cu distanţe mici între plăci. Sunt câteva avantaje notabile dacă se lucrează în QRP. Dacă se utilizează componente corespunzătoare se poate lucra şi cu puteri mari. Eu am lucrat cu 100 W fără să am probleme utilizând cuplorul descris la acest link: this coupler.

De decenii, radioamatorii au utilizat cu succes antene în jumătate de lungime de undă alimentate la un capăt. În mod tipic este utilizat un circuit paralel acordat (parallel tuned circuit) la un capăt al antenei, linia de transmisie (feederul) fiind cuplată inductiv la bobina din circuitul acordat (sau la o priză a bobinei). Am găsit în mod empiric că impedanţa la capătul unei astfel de antene este cuprinsă între 1800 ohmi şi 5000 omhi (dacă totul este "reglat" corespunzător). Modelarea acestei antene indică faptul că impedanţa este mai apropiată de 1800 ohmi, în funcţie de lungimea contragreutăţii utilizate. Dacă lungimea contragreutăţii se apropie de o jumătate de lungime de undă, atunci impedanţa se apropie de 5000 ohmi.

Fig. 3 Impedanţa unei antene în jumătate de lungime de undă, amplasată în spaţiu liber, în funcţie de lungimea contragreutăţii

În graficul din figura 3 am trasat ceea ce programul (softul) MINIMEC prezice pentru impedanţa unei antene în jumătate de lungime de undă, în funcţie de lungimea contragreutăţii.

Deşi în graficul din figura 3 este menţionat că este reprezentată impedanţa antenei în funcţie de lungimea contragreutăţii (impedance versus "counterpoise" length), de fapt în figura 3 sunt reprezentate rezistenţa de radiaţie a antenei, R şi reactanţa antenei, jX, ambele în funcţie de lungimea contragreutăţii ("counterpoise" length), lungime care este măsurată în lungimi de undă. Rezistenţa antenei este măsurată în ohmi ("ohms" în figura 3) şi variază între 1000 ohmi şi circa 5000 ohmi. Reactanţa antenei se măsoară tot în ohmi (în figură este menţionat "j ohms") şi se vede că variază între -5000 ohmi şi circa 1450 ohmi (semnul minus indică faptul că antena are reactanţă inductivă; lipsa semnului este echivalentă cu semnul plus şi semnifică faptul că reactanţa antenei este capacitivă).

Din valorea rezistenţei de radiaţie şi a reactanţei antenei pentru o anumită lungime a contregreutăţii, se poate calcula impedanţa antenei utilizând formula . De exemplu, pentru o lungime de contragreutate egală cu , din figura 3 se obţine ohmi şi ohmi. Valoarea impedanţei ete:

ohmi.

Lungimea antenei (aproximativ 0.47 în spaţiu liber), a fost determinată modelând lungimea necesară pentru a obţine rezonanţa, adică reactanţa antenei să fie zero (jX=0), în situaţia în care şi contragreutatea a avut aceeaşi lungime (adică tot 0.47). Cu alte cuvinte antena a fost modelată ca două conductoare în jumătate de lungime de undă, puse cap la cap, lungimea fiecăruia fiind menţinută aceeaşi, dar reglată astfel încât să se obţină o adaptare pur rezistivă.

Fig.4 Două conductoare în jumătate de lungime de undă, puse cap la cap, pentru determinarea rezonaţei în timpul modelării

În figura 3 trebuie să dăm o atenţie particulară punctelor pentru care impedanţa antenei este pur rezistivă (jX=0). Se observă că impedanţa antenei este pur rezistivă pentru două valori ale lungimii contragreutăţii şi anume pentru 0.05 şi 0.47. O contragreutate cu lungimea eglă cu 0.05 lungimi de undă este o contragreutate cu lungime ideală, lungime pe care am determinat-o empiric. Cuplorul poate fi reglat astfel încât să compenseze orice reactanţă care ar putea fi prezentă, cauzată de alte lungimi, dar reglajul este în jurul acestei lungimi unde întregul sistem de antenă este cel mai stabil şi oferă cuplorului o sarcină pur rezistivă (purely resistive).

De notat că nu este nimic magic referitor la lungimea adesea recomandată de ¼ lungimi de undă pentru contragreutatea acestei antene!

Fig.5 Antena în jumătate de lugime de undă, alimentată la un capăt, cu o lungime ideală pentru contragreutate

"Counterpoise" Return = contragreutate de întoarcere (pentru curentul capacitiv de întoarcere, curent care a "plecat" din ramura cu lungimea în jumătate de lungime de undă);

End Fed Half Wavelength Antenna = antenă în jumătate de lungime de undă alimentată la un capăt.

În figura 5 este arătată configuraţia ideală pentru o antenă în jumătate de lungime de undă alimentată la un capăt. Această configuraţie a fost determinată prin experimente şi prin modelarea pe calculator.

Impedanţa exactă a unei antene în jumătate de lungime de undă, alimentată la un capăt, a fost discutată mai sus, dar dacă se proiectează un cuplor (coupler) care să facă o adaptare cât mai aproapiată de domeniul de impedanţe prezentat în figura 3, atunci se obţine o adaptare foarte bună. Câţiva radioamatori au avut succes cu această antenă, fără să aibă probleme de dezechilibrare a liniei de transmisie (curenţi de mod comun), în timp ce alţii au avut probleme serioase cu radio frecvenţa în laboratorul lor, probleme cauzate de radiaţia liniei de transmisie (radiaţia feederului) în egală măsură ca şi radiaţia antenei. Dacă mai întâi reglaţi cuplorul (adjust your coupler) în laborator şi apoi reglaţi antena pentru o adaptare corespunzătoare, atunci ar trebui să aveţi o adaptare rezistivă care ar minimaliza curentul spre cuplor şi curentul prin contragreutate.

Atunci când proiectaţi un cuplor pentru această antenă, este important să ştiţi raportul numărului de spire al transformatorului de cuplaj pe care îl veţi folosi, vezi figura 5, (cât şi numărul de spire din primar care trebuie să realizeze cel puţin o inductanţă minimă; în tabelul de mai jos s-a ales pentru exemplu, dar numărul exact de spire din primar rezultă din alte raţionamente). Utilizaţi formula de mai jos pentru determinarea raportului numărului de spire. Pe baza predicţilor menţionate mai sus, un raport al numărului de spire cuprins între 6:1 şi 8:1 (inclusiv) va fi destul de potrivit. Eu am folosit adesea un raport de 10:1 cu rezultate acceptabile. Raportul exact va fi probabil o funcţie de valoarea inductanţei de care aveţi nevoie în secundar, ca să obţineţi rezonanţa în domeniul de frecvenţe dorit, cu condensatorul de care dispuneţi.

impedanţa rezistivă a antenei, [ohmi];

50 = impedanţa caracteristică calului coaxial, [ohmi];

= numărul de spire din primarul transformatorului de cuplaj;

= numărul de spire din secundarul transformatorului de cuplaj;

= raportul numărului de spire, adimensional.

În tabelul de mai jos sunt calculate câteva rapoarte ale numerelor de spire pentru transformatorul de cuplaj, considerând pentru exemplu că în primar sunt 8 spire.

Dacă priviţi predicţiile de mai jos, figura 6, veţi vedea că un raport al numărului de spire de 8:1 oferă cel mai stabil SWR în funcţie de lungimea contragreutăţii (SWR= Standing Wave Ratio sau raport de undă staţionară). Aceasta presupune transformarea directă a impedanţei complexe () a antenei în valoarea rezistivă de 50 ohmi. Majoritatea cuploarelor sunt capabile să facă un acord la rezonanţă, adică să elimine reactanţa antenei, pentru a obţine un raport de undă staţionară cât mai scăzut (SWR mic). Este însă foarte important să încercaţi să operaţi (lucraţi) într-un punct unde impedanţa antenei este pur rezistivă, în special dacă linia de transmisie (cablul coaxial) şi cuplorul constituie "contragreutatea", aşa cum se arată în figura 15. În circuitele în care linia de transmisie (cablul coaxial) este izolată fizic de antenă (cuplaj inductiv, vezi figura 5) nu sunt probleme.

Fig. 6 SWR-ul în funcţie de lungimea contragreutăţii, pentru diferite raporte ale numărului de spire ale cuplorului, la o antenă în jumătate de lungime de undă, alimentată la un capăt

Graficul din figura 7 este obtinut pe baza unor măsurători efectuate la o antenă în jumătate de lungime de undă, având un cuplor inductiv, cu raportul numărului de spire de 8:1. Cuplorul a fost mai întâi acordat la rezonanţă pe bancul de lucru, utilizând o sarcină rezistivă. Deşi nu sunt exact la fel, în figura 6 puteţi vedea că datele seamănă cu datele prezise (culoare roşie), în special pentru lungimi mai scurte ale contragreutăţii. Eu suspectez că diferenţa dintre date se datorează faptului că datele prezise au fost obţinute luându-se în considerare că antena ar fi fost instalată într-un spaţiu liber, în timp ce datele măsurate au fost obţinute de la o antenă reală, instalată la o înălţime joasă, într-un spaţiu relativ dezordonat.

Chiar şi în cazul măsurătorilor reale, prezentate în figura 7, SWR-ul ar fi putut fi adus la o valoare mult mai mică, chiar 1:1, în majoritatea cazurilor prin simpla ajustare a circuitului acordat şi/sau a raportului numărului de spire, dar ideea este ca să obţinem acest rezultat de 1:1 fără ca să modificăm acordul cuplorului, acord obţinut mai întâi pe bancul de lucru pentru o sarcină rezistivă.

Fig. 7 SWR-ul măsurat în funcţie de lungimea contragreutăţii pentru un raport al numărului de spire de 8:1, în cazul unei antene în jumătate de lungime de undă alimentată la un capăt

Fig. 8 Antena ideală a lui Moxon în jumătate de lungime de undă (cu o mică adăugire a lui AA5TB)

[1] HF Antennas for All Locations, L.A. Moxon, RSGB, 1990, pgs. 43, 46.

[1] Antene HF pentru toate locaţiile, L.A. Moxon, RSGB, 1990, paginile 43, 46.

Conform celor scrise de Moxon în cartea "Antene HF pentru toate locaţiile", din cauza impedanţei foarte mari la capătul antenei în jumătate de lungime de undă (ceea ce înseamnă un curent foarte mic) este nevoie numai de o mică contragreutate (1 m la 14 MHz) sau de o capacitate de numai câţiva picofarazi faţa de pământ pentru curentul de întoarcere. Totuşi, pentru a menţine un echilibru (o simetrie) este necesar să se adauge la antenă o lungime egală cu lungimea contragreutăţii (porţiunea de 0.05 adăugată la ramura în jumătate de lungime de undă, vezi figura 8). În acest fel, chiar dacă antena este alimentată la un capăt, echilibrul se menţine. În figura 8 este prezentat ceea ce înţeleg eu că Moxon încearcă să descrie.

Deasemenea, în schema din figura 8 puteţi vedea că porţiunea în jumătate de lungime de undă a antenei prezintă o impedanţă foarte ridicată pentru secţiunea adăugată de 0.05 lungimi de undă, iar spaţiul liber (spaţiul din jurul antenei) prezintă, deasemenea, o impedanţă foarte ridicată pentru contregreutătea cu lungimea tot de 0.05 lungimi de undă. Prin urmare porţiunea alimentată central, cuprinsă între cele două secţiuni de 0.05 lungimi de undă este în esenţă echilibrată. Dacă linia de alimentare (cablul coaxial) nu are nici-o conexiune fizică cu antena (adică dacă cuplajul este inductiv), curenţii de mod comun de pe exteriorul ecranului cablului coaxial vor avea o valoare minimă. Eventuala cale pentru un dezechilibru o constituie capacitatea cu obiectele din mediul înconjurător al antenei, exact ca la orice dipol. De notat că antena nu este mai lungă decât o lungime rezonantă.

Mai jos sunt câteva fotografii din timpul experimentărilor pe banda de 20 m, experimentări care m-au ajutat să înţeleg cum funcţionează antenele în jumătate de undă alimentete la un capăt. Cu ajutorul unui rezistor de 4.7 kohmi (ar fi trebuit 5 kohmi, dar această valoare nu este în seria standard de fabricaţie) şi utilizând analizorul de antenă MFJ-259B prima dată am reglat (ajustat) circuitul LC, în porţinea de CW a benzii de 20 m, ca să obţin o adaptare cu o sarcină pur rezistivă de 50 ohmi, vezi figura 9. Când antena a fost corespunzător instalată, am ajustat lungimea ei, utilizând o contragreutate cu lungimea de 1 m, ca să obţin aceeaşi impedanţă rezistivă de 50 ohmi, fără să reacordez circuitul LC, vezi figura 10 (condensatorul a rămas pe poziţia obţinută atunci când am utilizat rezistorul de 4.7 kohmi). În acest punct antena a funcţionat bine. Apoi am îndepărtat contragreutatea de 1 m lungime şi nu am mai putut obţine adaptarea pentru orice poziţie, vezi figura 11 (probabil a reglat condensatorul variabil şi nu a mai obţinut adaptarea pentru nici-o poziţie a condensatorului). Esenţial este că antena nu a fost energizată (alimentată). Am luat măsuri ca să previn cât mai mult posibil cuplajul cu ecranul coaxialului (nu am utilizat o conexiune directă, vezi figura 12, şi am amplasat coaxialul ca să fie la 90⁰ cu antena). Este posibil să fi fost câteva capacităţi parazite dar acestea nu au fost suficiente ca "să completeze circuitul". Trebuie notat că mărirea lungimii contragreutăţii peste 1 m nu au condus la îmbunătăţiri notabile. Deasemenea, dacă această metodă de ajustare a circuitului acordat, utilizând mai întâi un rezistor (using resistor first) nu este utilizată, atunci orice deviaţie de la lungimea optimă a antenei va cauza o creştere a curenţilor de întoarcere prin contragreutate, făcând cerinţa contragreutăţii mult mai critică. Eu cred că aceasta este cauza pentru nereuşitele care au fost descrise în rapoartele unor radioamatori, nereuşite care au fost presupuse corectate, atunci când s-a adăugat o radială cu lungimea de ¼ lungimi de undă. Orice deviaţie de la lungimea rezonantă a antenei va necesita o creştere similară a cerinţei contragreutăţii. Acesata nu înseamnă că antena nu va putea fi folosită pe alte frecvenţe. Dacă vă propuneţi să lucraţi pe un domeniu larg de frecvenţe, atunci cerinţa contragreutăţii creşte, dar de obicei o adaptare încă poate fi obţinută prin reacordarea circuitului de cuplaj.

Fig. 9 Metodă corespunzătoare pentru acordarea unui cuplor, utilizat cu o antenă în jumătate de lungime de undă, alimentată la un capăt

Fig. 10 Alimentare corespunzătoare a antenei; contragreutate lungă de 1 m

Fig. 11 Alimentare necorespunzătoare a antenei, nu este utilizată nici-o contragreutate; antena nu funcţionează

Fig. 12 Vedere de aproape a transformatorului de cuplaj

Fig. 13 Vedere de aproape a condensatorului din circuitul acordat

Fig. 14 Adaptarea antenei când este reglată corespunzător, utilizând o contragreutate de 1 m lungime

În multe configuraţii ale antenei în jumătate de lungime de undă, alimentată la un capăt, contragreutatea nu a fost deloc utilizată. Cum este posibil? Testul de mai sus a dovedit că nu este posibil. Totuşi, în lumea reală este posibil ca partea de întoarcere a circuitului LC să se conecteze la partea conectată la pământ a liniei de transmisie (la ecranul cablului coaxial), aşa cum este arătat în figura 15.

Fig. 15 Curentul de întoarcere se face prin ecranul coaxialului şi prin aparatură

Chiar dacă aparent nu este nici-o contragreutate, ecranul cablului coaxial şi/sau aparatura sunt utilizate pe post de "contragreutate". Acesta este aranjamentul frecvent al meu, pentru lucrul în câmp (field work).

În anumite cazuri, capacităţile parazite ale circuitului LC faţă de obiectele din mediul înconjurător şi faţă de linia de transmisie oferă o suficientă contragreutate, aşa cum este arătat în figura 16.

Fig. 16 Întoarcerea se face prin capacităţile parazite faţă de obiectele din mediul înconjurător şi faţă de linia de transmisie

Este evident că în cele două configuraţii de mai sus este posibil să apară curenţi de mod comun, dacă nu se utilizează un balun şoc (pe cablul coaxial). Totuşi, datorită impedanţelor foarte ridicate implicate în cele două configuraţii de antene, nivelul curenţilor este foarte scăzut atunci când antena are o lungime corespunzătoare şi când circuitul LC este ajustat corespunzător, conducând la scăderea curenţilor de mod comun. Dată fiind impedanţa ridicată, proiectarea unui balun şoc eficient, care să aibă o impedanţă suficientă, poate fi dificilă. În cazul lucrului în câmp (if this setup is being used) cuplorul se poate conecta imediat la borna de antenă a emiţătorului, eliminându-se cablul coaxial şi în felul acesta curenţii de mod comun vor fi neglijabili. Doar în cazul în care lungimea contragreutăţii (şi/sau calea modului comun oferită de cablul coaxial) devine apropiată de o jumătate de lungime de undă, curentul de întoarcere devine egal cu cel al antenei. Un alt scenariu posibil, care ar putea creea probleme, ar fi cazul în care antena este alimentată printr-un cablu coaxial, a cărui lungime este egală cu ¼ lungimi de undă , cablul fiind conectat la o aparatură "pusă la pământ". În majoritatea configuraţiilor pe care le-am utilizat în câmp, unde am folosit acest tip de antenă, nu mi-a apărut nici unul dintre cele două cazuri. Trebuie notat că în aceste cazuri, adăugarea adesea recomandată a unei radiale cu lungimea de ¼ lungimi de undă nu va alina (uşura) în mod necesar vreuna din probleme. Frecventa recomandare a unei radiale cu lungimea egală cu ¼ lungimi de undă este bazată pe presupunerea că "contragreutatea" are o impedanţă ridicată la capătul liber (capătul deschis), în timp ce la capătul conectat la cuplor impedanţa contragreutăţii este scăzută. Această afirmaţie este adevărată dar nu este necesară. Reamintiţi-vă că impedanţa este relativ ridicată în acest punct şi din acest motiv o "contragreutate" foarte scurtă este tot ceea ce este necesar. O "contragreutate" mai lungă nu îmbunătăţeşte performanţa şi această afirmţie poate fi verificată prin modelarea pe calculator. Dacă cuplorul şi antena în jumătate de lungime de undă, alimentată la un capăt, sunt ajustate (reglate) corespunzător (properly), atunci nu ar trebui să aveţi probleme în utilizarea unei "contragreutăţi" de lungime foarte scurtă sau în dependenţa de capacităţile parazite pentru întoarcere.

Până acum această discuţie a avut antena (a prezentat antena) flotând în spaţiu pentru cea mai mare parte. Jos, la pământ, poate fi imaginată orice configuraţie, ca de exemplu configuraţia unui dipol alimentat la centru. Una dintre orientările comune este cea verticală. În acest caz mulţi radioamatori spun că este necesar un sistem mare de radiale, constând până la 120 de radiale, tot aşa cum este necesar pentru o verticală de ¼ lungimi de undă. Dacă lungimea antenei este egală cu o jumătate de lungime de undă, atunci nu este nici-o diferenţă între orientarea verticală şi cea orizontală. Nu sunt necesare radiale. Totuşi, o îmbunătăţire a sistemului de împământare sub orice antenă (cu excepţia poate a Beverage antenna) va ajuta la performanţele generale ale antenei. Cu cât o antenă se apropie de pământ cu atât mai mult curentul indus în pământul cu pierderi este mai mare. Orice îmbunătăţire pe care o veţi face acestui pământ cu pierderi va îmbunătăţi această situaţie. Pentru o antenă verticală nu este necesar să îi completaţi lungimea că să obţineţi o jumătate de lungime de undă, dacă este alimentată la unul din capete sau oriunde altundeva. Încă odată, cerinţele contragreutăţii sunt aceleaşi ca cele menţionate mai sus. Dea-lungul anilor au fost mulţi producători care au construit antene verticale în jumătate de lungime de undă, antene care au avut numai câteva radiale scurte.

Urmează alte câteva exemple ale antenei în jumătate de lungime de undă alimentată la un capăt.

Fig. 17 Circuitul LC cu componente concentrate a fost înlocuit cu un stub cu lungimea de ¼ lungimi de undă (antană Zepp alimentată la un capăt).

Componentele concentrate ale circuitul acordat LC descris mai sus pot fi înlocuite cu o linie de transmisie cu lungimea de ¼ lungimi de undă (un stub, cu componentele L şi C distribuite), aşa cum este arătat în figura 17.

Dacă urmăriţi în continuare această antană, puteţi vedea cum ea evoluează într-un clasic J-Pole, care adesea este utilizată cu succes în banda VHF, vezi figura 18. Aceasta arată oricum ideea generală. N3GO are o descriere mult mai detaiată a antenei J-Pole aici here.

Fig. 18 Antena J-Pole

Sunt multe feluri pentru configurarea unei antene în jumătate de lungime de undă, alimentată la un capăt. O altă antenă foarte efectivă pentru DX este un vertical în jumătate de lungime de undă, montat pe pământ, vezi figura 19.

Fig. 19 Antană verticală în jumătate de lungimede undă montată pe pământ

O singură bară de împământare va ajunge pentru un sistem de împământare să completeze circuitul, deoarece prin pământ va circula un curent foarte mic, spre deosebire de o antenă cu lungimea de ¼ lungimi de undă, care are nevoie de un plan de imagine extins ca să "completeze" antena. Totuşi, ca şi în cazul ORICĂREI antene verticale în apropiere de pământ, îmbunătăţirea conductivităţii pământului va conduce la îmbunătăţirea performanţelor pentru câmpul electromagnetic propagat la distanţă. Explicaţia constă în reducerea pierderii din energia câmpului electromagnetic apropiat, energie disipată în pământ, iar dacă conductivitatea pământului este foarte mare (ca în cazul oceanului), câmpul la distanţă va avea performanţe ridicate pentru că va scădea unghiul pseudo-Brewster (?) care "suge" energia afară din antenă la un unghi de elevaţie foarte scăzut. Pentru ca o antenă verticală în sfert de lungime de undă să radieze putere, este necesar ca curentul care circulă prin pământ să aibă o valoare mare. Pentru ca o antenă în jumătate de lungime de undă să radieze putere, este necesar un curent foarte mic care circulă prin pământ. Încercaţi să "încărcaţi" (în sensul de sarcină) o antenă verticală în sfert de lungime de undă care are o "contragreutate" lungă de numai 0.05 lungimi de undă şi veţi constata că nu puteţi sa o încărcaţi (în sensul că antena nu radiază suficientă putere). Particularitatea constă în faptul că o antenă în jumătate de lungime de undă alimentată la un capăt, cu o contragreutate foarte mică ESTE o antenă completă.

Fig. 20

Impedance versus Monopole Height = impedanţa în funcţie de înălţimea monopolului (nu este dipol, este un singur element, deci un monopol);

Height in Wave Lengths = înălţimea antenei exprimată în lungimi de undă (este vorba de lungimea antenei, nu de înălţimea la care este amplasată).

Graficul din figura 20 dă un exemplu de impedanţă în punctul de alimentare a unui monopol vertical, în funcţie de înălţimea sa (de lungimea sa), exprimată în lungimi de undă. Planul de pământ este presupus perfect conductor electric. De notat punctele în care reactanţa antenei devine zero, jX=0 ohmi. Acestea sunt punctele în care antena este rezonantă şi anume pentru o lungime a antenei de 0.25 lungimi de undă, 0.47 lungimi de undă şi 0.74 lungimi de undă. Diferenţa principală între aceste puncte (între aceste lungimi) este impedanţa. Pentru o înălţime (o lungime a antenei montată vertical) de 0.25 lungimi de undă, impedanţa este pur rezistivă şi are valoarea de aproximativ 35 ohmi, în timp ce pentru o înălţime (o lungime a antenei montată vertical) de 0.5 (0.47) lungimi de undă impedanţa este tot rezistivă dare are valoarea de aproximativ 2400 ohmi.

Dacă proiectaţi un cuplor care să alimenteze o impedanţă de 2450 ohmi (raportul numărului de spire trebuie să fie k=7:1), atunci valoarea aşteptată a SWR-ului pentru un monopol vertical, operat contra pământului, este arătată în graficul din figura 21. De notat că o adaptare perfectă are loc când antena verticală are o înălţime ( o lungime) de aproximativ 0.47 lungimi de undă.

Fig. 21

SWR (to 2450 ohms) versus Monopole Height = SWR-ul (pentru o antenă cu impedanţa de 2450 ohmi în punctul de alimentare) în funcţie de înălţimea (lungimea) monopolului;

Height in Wave Lengths = înălţimea antenei (lungimea antenei) exprimată în lungimi de undă.

Sper că am arătat că alimentarea unei antene în jumătate de lungime de undă la un capăt al ei, fără să extindem sistemul de împămânare sau "contragreutatea", este practică şi chiar funcţionează în realitate. Eu utilizez extensiv acest tip de antenă atunci când lucrez în câmp (în portabil) împreună cu micul meu transiver QRP. Pentru exemplu, am constatat că verticalul meu pentru banda de 20 m, în jumătate de lungime de undă, cu partea de jos la 1 m faţă de pământ este o antenă foarte eficientă. În timpul activităţii în Field Day lucrez în mod obişnuit cu aproximativ 500 de corespondenţi cu o putere de numai 4 sau 5 waţi. Deasemenea DX-ul este uşor de realizat cu un astfel de aranjament. Încercaţi!

Steve Yates AA5TB

Articol aparut la 24-4-2009

23233