Antennák
Tartalomjegyzék:
2/1. A legutolsó, általam elkészített komplett W3DZZ antenna
2/2. KIT formában kivitelezett W3DZZ antenna
2/3. Az antenna forgácsolt alkatrészei
2/4. A belső tehermentesítő szerelvény
2/5. Az antenna frekvenciamenete
2/6. A TRAP első változata
2/7. A "légmagos" baluntranszformátor szerkezeti kialakítása
2.8. Ferritgyűrűs impedancia illesztő "áram-balun"
2.9. Mágneses loop-antenna
2. Antennák
Ebben a fejezetben az általam épített antennák közül válogattam. Mivel az antenna irodalom, valamint a közölt antennák megépített példányai hatalmas mennyiségben forognak közkézen, kiválasztottam a híres Charles W. Buchanan-féle W3DZZ néven elterjedt multiband antennát. Ez az antenna az amatőrsávok és felharmonikus sávjai részére készített kompromisszumos antenna, amely nagyon sok amatőr számára jelenti magát az antennát. Ne feledjük, hogy ez az antenna az akkori klasszikus, főleg a távíró üzemben használatos sávszegmensekre lett méretezve - ma már nem mindenben felel meg, de ha kissé módosítjuk a méreteit, akkor a mai sávok közepére méretezett antenna hosszokkal és a 7100 kHz névleges frekvenciára hangolt TRAP-ekkel elég jól használható. Elektroncsöves végfokozatokra kapcsolva minden frekvencián jó hatásfokkal kihangolható, főleg, ha 75 ohmos tápkábellel gerjesztjük. Az időközben eluralkodott félvezetős rádiók esetében feltétlenül antenna hangoló berendezésen át gerjeszthető. Ebben az esetben az 50 ohmos tápkábel használatos.
Ne feledjük, hogy a vízszintes dipól antennák akkor működnek megfelelően, ha ideális esetben a földtől való magasságuk λ/2. Az ennél alacsonyabbra szerelt antennák kapacitív reaktanciát visznek be az antennába, ami megváltoztatja a talpponti ellenállást - ez már elég sok gondot tud okozni. Tapasztalatom szerint az amatőrök többségének még a "vetületi méretek" sem férnek el a rendelkezésükre álló telepítési helyen.
Ilyenkor általában az "inverted V"-alakban, vagy lejtős, "sloper"-ként kifeszített formában célszerű telepíteni.
A W3DZZ antenna egy kompromisszumos antenna, abban a tekintetben, hogy az amatőrsávok multiplikatív frekvenciakiosztását követi az üzemi frekvenciák többszörözésével. Ha az antenna jól van méretezve (TRAP induktív és kapacitív elemei), a huzalhosszok harmonizálnak az eredő frekvenciák kapacitív és induktív reaktanciáival, a telepítés optimális, valamint a levezető koaxiális kábel méretezése megfelelő - akkor az antenna jól működik minden sávon - természetesen a sávokon belül egy keskenyebb szegmensen. Ha nem jó a 7MHz-es rezgőkörök rezonancia frekvenciája (azzal nem harmonizál a 7 MHz-es dipol-rész, máris rosszabb lesz az SWR és a rezonancia pontok is megváltoznak. Én 7100 kHz-re méretezem a rezgőköröket, 20-40 közötti Q-val, így még a 2 x10,07 m dipol-rész hosszát sem kell megváltoztatni. Azonban, ha a felsőbb sávokon dolgozunk, ott kissé eltolódik a többszörös frekvencia - de hát azért találták fel az antennatunert, hogy szükség esetén korrigálni lehessen a külső impedancia és SWR eredő értékeket.
2/1. A legutolsó, általam készített, készre szerelt W3DZZ antenna.
A megnövekedett költségek miatt kénytelen voltam abbahagyni a sorozatgyártást. Néhány darabot még ún. KIT formában gyártottam, amíg az anyagok ki nem fogytak.
Látható a teljes antenna kialakítás. A tokozatok csepegő víz ellen tömített kivitelűek. A menetek esztergált hornyokba, feszített módon lettek betekercselve, hogy az induktivitás ne változzon meg számottevően. A tokokba bevezetett antenna huzalok, ill. a tápkábel tömszelencéken át jut be a trap-ek belsejébe. A balun transzformátor trifiláris, ún. "légmagos" tekercselésű, az alsó csatlakozás a korróziótól védő, felcsavarozható tokkal készült, ahol a tömszelence megszorításával tehermentesíti a tápkábel okozta, a csatlakozóra ható terhelést.
A kondenzátorok a TRAP belsejében lettek elhelyezve, feszítő-tehermentesítő szerelvényen, így nem a tekercstest viseli az antenna kifesztési erejét.
Óva intek mindenkit, hogy a külső tekercsre akármit is rátegyen, hogy "ne legyen vizes". A vízre igaz a nóta refrénje, hogy "ami befolyik, az rögtön kifolyik"...a víz és a pára nem tud behatolni a tekercs belsejébe, és nem hangolja el számottevően a TRAP-et. A legfontosabb, hogy a belső kondenzátor ne legyen vizes, mert akkor jelentősen elhangolódik az antenna. Akármivel kenjük be, a víz akkor is behatol a védőréteg alá, viszont sokáig ott is marad.
A balun tok tetején lévő "szemes csavar" az "inverted-V" kifeszítéskor tehermentesíti a sugárzókat.
2/2. A KIT alakban kivitelezett W3DZZ antenna.
Időközben mozgásomban korlátozott lettem és nehezemre esett a huzalokkal futkározni az udvaron, mert az antenna mérete miatt a zárt helyiségben nem volt pontos a huzalok méretezése. A balunt és a TRAP-eket fix kivezetéssel, kábelsarus csatlakoztatással készítettem, a vásárlónak a huzalt magának kellett rászerelni. (legalább lesz egy kis antennaépítési gyakorlata, HI)
2/3. Az antenna forgácsolt alkatrészei
A képen láthatók az antenna konstrukciót meghatározó alkatrészek. A BALUN tokját nem szükséges forgácsolni, mert azt egy görgős darabolóval csak egyszerűen méretre kell vágni. A TRAP végzáró tárcsákba PG7 menet van fúrva, a balun alsó zárókupakjába PG9, ill. PG11 menet készül, a megfelelő méretű tömszelence részére.
2/4. A belső feszitést tehermentesítő textilbakelit lemez
Erre került a pontos értékre beállított 60 pF kapacitású, nagyfeszültségű, nagy VAr teljesítményű kondenzátor. A szerelvény a TRAP belsejében van és az inuktivitás kalibrálásakor részt vesz a rezonancia frekvencia pontos beállításában. Az összes kötőelem A2 rozsdamentes anyagból készült.
2/5. Az általam készített antenna analizátorral kijelzett átviteli karakterisztikája.
A mérést HA8LFK Jani végezte.
2/6. A TRAP szerkezeti kialakítása
A TRAP polipropilén, PVC, vagy kemény polietilén csövekből kialakítható - lényeg az, hogy a tg delta minél kisebb legyen, azaz, a műanyag nagyfrekvenciás térben minél kisebb veszteséget mutasson - ergo: nagyobb teljesítménynél se olvadjon meg.
A záródugók anyagául poliamid (Danamyd, Docamyd, stb. nem alkalmazható!
A TRAP-ekhez legjobb a PTFE (politetrafluoretilén, teflon), ill. a vékony falú, esetleg bordázott kerámia cső, de ezek beszerzése körülményes. Nekem a kemény PE - polietilén vízvezetékek részére gyártott cső vált be a legjobban, 1 kW-nál sem olvad meg, a fagyot is jól tűri.
A cső falvastagsága ne haladja meg a 2-2,5 mm-t, mert akkor szűk lesz a hely a feszítő-tartó és a kondenzátor elhelyezéséhez. A cső felületére 1 mm mély, 2 mm széles spirálhornyot kell esztergálni, 4 mm menetemelkedéssel. Az alkalmazott huzal lehet zománcozott rézhuzal, ill. elektro alumínium huzal (99,99% Al), amelyhez alumínium forrasztószer szükséges a csatlakozási pontokhoz való jó elektromos kötés kialakításához. A szükséges huzalátmérő 1,7...2,2 mm lehet, de a huzal méreteitől jelentősen függ az induktivitás - értelem szerint!
A TRAP tekercselése feszített módon történik, a huzalok TRAP-be való bevezetésénél jó minőségű műgyanta burkolást kell alkalmazni. A cső két végén illesztett záródugók vannak beragasztva, amikor a szerelés megtörtént. A jó pára- és csöpögő víz elleni tömítés elsősorban a kondenzátorok miatt kell, mert az üzemi feszültség több kV is lehet, ami víz jelenlétében elhangolja, de tönkre is teheti a kondenzátorokat.
A méretekkel jelölt rajzok nálam külön beszerezhetők.
A TRAP nem visel el feszítőerőt, azt a belsejében elhelyezett textilbakelit lemezen kialakított kötőelemekkel szerelt kondenzátor tartó szerelvény veszi fel.
A TRAP külső felületére semmiféle tömítést, ragasztóval történő bevonatot nem javaslok felhordani, mert annak dielektromos hatása a tekercs induktivitását és önkapacitását megnöveli, ami a center frekvencia jelentős elhangolódását eredményezheti. A burkolat alá behatolt és onnan csak idővel eltávozó víz szintén elhangolódásokat eredményez. Télen a jég és a zúzmara sem okoz számottevő rezonanciafrekvencia elváltozásokat.
2/7. A szimmetrizáló BALUN transzformátor szerkezeti kialakítása.
Természetesen más típusú balun is alkalmazhazó, a lényeg az 1:1 áttétel, 75 ohmos tápkábel esetében, ill. 51 ohmos tápkábelnél 1:1,5 áttételű illesztő transzformátorokat kell alkalmazni) - amellett átvigye károsodás nélkül a kisugárzandó teljesítményt. Ez a balun trifiláris tekercseléssel készült.
(A TRAP oldalán látható téglalap alakú "izék" azok rajz konvertálási kibák, ott törésvonalnak kellene lenni, mert a méretarány miatt az A4-es lapon nem fért el a teljes hosszmetszeti rajz)
2/8. Ferritgyűrűs impedancia illesztő (áram-balun)
Aki nem "csípi" az ún. "légmagos" balun transzformátorokat (én is csak a viszonylagos olcsósága miatt használtam) az elkészítheti azonos méretű, alkalmas permeabilitású ferritgyűrűkből összeállított magokkal. Ha nincs AMIDON típusú vasmag, akkor olyan ismeretlen (de méretben, nyagban egyforma ferritgyűrűkből is összeállíthat egy alkalmas illesztő transzformátort. Ha az adott gyűrű 1 rátekert menettel, 0,5 - 1 µH körüli induktivitást mutat, akkor nagy valószínűséggel jó lesz a céljainkra. A transzformátor hasonló felépítésű, mint a rövidhullámú félvezetős végerősítők ellenütemű kimenő transzformátora. A gyűrűkből összeállított "csövekbe" a belső átmérőbe lazán betolható 1-1 vékonyfalú vörösrész csövecskéket. A csövek hossza olyan legyen, hogy átérjen a ferritcsövön és a két lezáró NYÁK lemez vastagságán. Ha nincs cső, 0,5 mm vastag rézfóliából is hajthatunk csövet, amit hosszában az illesztésnél végig kell forrasztani.
A végzáró NYÁK lemez fóliáját közében finoman átvágjuk, hogy ne legyen zárlat a két cső között beforrasztás után.
A primer tekercs a két cső szakaszból és plusz egy menetből áll. A csövekbe beletekerendő szekunder meneteket a kívánt impedancia szempontjából alakítjuk ki. Az 1:1,5 áttételhez 2 menet primer és 3 menet szekunder tekercs szükséges.
A baluntrafó műa. dobozba lett szerelve, a képen jól látható a kialakítás és a dipol ágak tömszelencés bevezetései. A doboz tetején egy menetes szem biztosítja a függesztési lehetőséget, ha pl. "inverted-V" alakban kívánjuk telepíteni az antennánkat.
2/9. Mágneses loop antenna.
Ezt az antennát eredetileg egy olyan huroknak készítettem, hogy közvetlen szignálgenerátorról, kábeles csatlakozás nélkül - az egyes rádiófrekvenciás áramkörökre "ráfújjak", azaz igen laza csatolással tudjam a behangolásokat elvégezni. Aztán "rájöttem, hogy ez már nem más, mint egy "pelengátor", azaz egy rádió iránymérő hurok. Hurokcsatolás hozzáillesztéssel adásra is alkalmas lett. Pár watt teljesítménnyel adni is lehet vele, ha jól ki van hangolva a hurok - a kis lemeztávolság miatt a forgógondenzátor már átüt, ha növelem a teljesítményt. Remekül be lehet vele mérni egy-egy állomás irányát, innen a szobámból.