Un indicativ de radioamator a devenit un neologism international, impus de o creatie tehnica cu aplicatii deosebite în domeniul radiocomunicatiilor; este vorba de Antena HB9CV. Realizarea unui nou tip de antena cu parametri electrici deosebiti nu poate fi optiunea hazardului, ci rezultatul unei îndelungate experiente bazate pe profunde cunostinte practice si studii teoretice.
HB9CV este indicativul de radioamator, obtinut în 1937 de catre Rudolf Arthur Baumgartner, nascut la Berna la 11 octombrie 1914. De la 20 de ani este preocupat de tehnica frecventelor înalte si urmeaza cursuri cu acest profil si îsi obtine licenta în Electrotehnica în 1943. Imediat se angajeaza la firma Brawn Boveri si se ocupa cu cercetari în domeniul curentilor purtatori.
Din 1947 activeaza în Administratia Federala si apoi la Departamentul Militar Federal în calitate de inginer specialist în tehnica frecventelor înalte si comunicatii radio.
Experientele sale ca radioamator au avut multiple aplicatii pe plan civil si militar, fiindca R.A. Baumgartner a elaborat si mai multe tipuri de echipamente de radiocomunicatii, în special, amplificatoare de putere. Astazi, ca utilizator de multi ani al antenei HB9CV aduc un gând de recunostinta acestui mare radioamator Rudolf Arthur Baumgartner.
Figura 1
Comparând caracteristicile electromecanice ale antenei HB9CV (figura 1), cu ale altor antene directive, se pot evidentia:
- simplitatea constructiva (numai 2 elemente);
- performante electrice echivalente cu ale antenei canal de unda cu 3 elemente, care este de doua ori mai lunga (Wide Speed), comportament mecanic bun la intemperii, dupa montaj, fara alte retusuri, poate fi utilizata optim, banda de trecere larga, SWR redus.
Ca orice antena formata din elemente λ/2 este recomandata pentru benzile de 15m, 10m, 6m si, evident, pentru frecvente superioare din UHF si VHF.
Figura 2
Caracteristicilor unei antene directive se raporteaza totdeauna la antena dipol simplu a carui caracteristica de radiatie este prezentata în figura 2.
Evident, antenele directive trimit energia de la emitator într-o directie si un sens dorite, oferind la punctul de receptie un câmp electromagnetic cu o intensitate mai mare în raport cu dipolul, asigurând astfel un raport semnal / zgomot superior.
Ca sa fie un control asupra câmpului la receptie, toti constructorii de aparate etaloneaza si masoara acest câmp pe scala S care are 9 trepte cu pas de 6dB. Astfel este stabilit ca o indicat ie S9 sa însemne ca la intrarea aparatului avem o tensiune de radiofrecventa de 50µV. Pasul de 6dB corespunde unui raport de 4:1 în putere, fiindca asa reiese din formula pentru raportul între puteri exprimata în dB. PsdBt=10log P1/P2 Daca la un punct de receptie primim un control S9 si folosim un emitator de 100W, înlocuind antena dipol cu o antena directiva cu un câstig de 6dB, este suficient sa lucram cu putere de 25W ca la acelasi punct de receptie sa avem tot S9, adica 50µV. Cum la rezonanta impedanta unei antene este o rezistenta pura si constanta, rezulta ca puterea emisa determina o anumita tensiune si un anumit curent la intrarea antenei. Daca dublam puterea emisa, la receptie nu se câstiga decât 3dB, adica jumatate de punct S. Cum în unde scurte, conform literaturii de specialitate, cu antena HB9CV se obtine un câstig de 8...10dB, aceasta corespunde la o crestere cu 1,5; ceea ce nu este de neglijat.
Figura 3
Ca sa explici matematic functionarea unei antene este destul de complicat si greu accesibil celor fara pregatire în domeniu, de aceea vom încerca a prezenta functionarea antenei HB9CV pe considerente logice si experiente practice. Distanta de λ/8 între doi dipoli (figura 3) stabilita teoretic si verificata practic, produce un defazaj al câmpului electromagnetic de 225° între elementul director si cel reflector. Ca sa existe efect de directivitate trebuie asigurat un sistem de alimentare a antenei care sa creeze defazajul stabilit. Fiindca defazajul natural ar fi numai de 180°, reflectorul se alimenteaza cu o linie ce provoaca o rotire de faza în plus cu 45°. Cuplajul mutual între dipoli pentru radiatia într-un sens, trebuie sa fie tot cu un decalaj de faza de 225° si pentru aceasta un dipol este mai lung – reflectorul. Antena lucreaza cu randament optim când nu apar reflexii si deci trebuie sa prezinte în punctul de alimentare o rezistenta. Elementele reactive ce înrautatesc adaptarea pot fi eliminate prin mici modificari ale lungimii elementelor.
Figura 4
Alimentarea antenei se face cu un dispozitiv T care asigura defazare între dipoli, legatura cu emitatorul fiind lânga director. Dispozitivul T se face din sârma de cupru izolata, eventual cu PVC. Diametrul sârmei trebuie sa fie cel putin egal cu diametrul conductorului cablului de alimentare. Este preferata alimentarea simetrica de 240-300? cu un cablu panglica (Twin lead), dar si alimentarea asimetrica cu cablu coaxial de 75?. Practic, atunci când impedant cablului este diferita de 75?, pentru adaptare, cablul (punctul cald) se cupleaza printr-un condensator variabil, 10...60pF din care se cauta un acord optim. Efectul este acelasi si din mici modificari ale lungimilor dipolilor. Deci, posibilitati de modificari ale impedant de intrare exista practic si sunt usor realizabile. Trebuie avut în vedere ca linia de defazare trebuie sa aiba o distanta între conductoare de 12...25mm. Impedanta caracteristica a acestei linii nu are importanta, dar lungimea electrica trebuie sa fie λ/8. Viteza de propagare pe o linie paralela este aproximativ 0,9C. Antena HB9CV fiind cu ambele elemente rezonante, câstigul maxim se obtine când lungimea directorului este 0,94 λ/2. În schimb, un raport fata/spate maxim, se atribuie pentru lungimea reflectorului, egala cu λ/2, iar a directorului egala cu 0,92 λ/2 (figura 4). Cu aceste ultime precizari, se mareste banda de lucru a antenei. Cum se afirma ca de la aceasta antena se obtine un câstig de 8...10dB, înseamna un câstig de energie de 6...10 ori în raport cu un dipol simplu. Într-un QSO câstigul antenelor celor doua statii se însumeaza si deci numai câstigul de la antene ajunge între 16 s 20dB. Conform afirmatiei anterioare înseamna 3 puncte pe scara S.
Raportul fata/spate al antenei este parametru important, în special la receptie, fiindca ne informeaza cât sunt atenuate semnalele (zgomotul) din spatele antenei. Practic s-a stabilit ca la legatura la mare distanta raportul fata/spate este de 40dB, pe când la o legatura de numai 200km (short skips) raportul este 10dB, contributia fiind a unghiului vertical de radiatie.
Constructia fizica a antenei HB9CV comporta elementul de sustinere si cele doua vibratoare. Elementul de sustinere poate executa din teava de otel sau dural cu diametrul de 33mm. Elementele active se pot construi din teava de dural, usor de procurat de la magazinele articole de instalatii sau de la reprezentanta producatorului (Alurom).
Figura 5
Ca banda de trecere a antenei sa fie mai mare se impune folosirea tevilor cu diametre mai mari recomandabil de 32 sau 24 mm (sau ceva apropiat, figura 4). Dimensiunile elementelor pentru fiecare banda de frecventa se pot calcula dupa formulele date pe desene (figura 5) sau se pot prelua din tabelul 1. Fiind o antena directiva, se recomanda a i se atasa si un sitem mecanic de rotire. Când este montata pe pilon se va cauta ca planul antenei sa fie cât mai orizontal.
Tabelul 1
Asamblarea întregului sistem se face cu suruburi iar liniile de acord se prind de elementele rezonante cu coliere, preferabil din tabla de alama. Dupa constructie antena se va cupla la un emitator intercalând un masurator de unde stationare. Pentru aceasta operatie antena va fi fixata la înaltimea de 1,5...2m fata de sol si fara obiecte sau obstacole în apropiere.
Figura 6
Se fixeaza frecventa centrala de lucru si se masoara SWR. Daca valoarea SWR este mare (peste 2), se cauta acordarea antenei prin lungirea sau scurtarea elementelor fata de valorile calculate. Daca fiderul este cuplat prin condensator, se actioneaza si asupra acestuia pâna când raportul de unde stationare ajunge sub 1:1,3.
Bibliografie
Baumgartner R.A. – "Originea si principiile antenei HB9CV"
- Ilie Mihaescu YO3CO
-
