Rövidített tekercsantenna 80m-re

2014. szeptember 28. vasárnap

Mivel lakóhelyemen (10 emeletes panel épület) rövidhullámú antenna telepítése meglehetősen nehézkes, az RH sávokon kompromisszumos antennák használatára kényszerülök. Első összeköttetéseimet egy 4 méteres horgászbotra rögzített zománcozott rézhuzal segítségével létesítettem a 20 méteres sávban.

Az első verzió hangolásaAz erkélykorlátra közel vízszintesen rögzített 4 méter hosszúságú sugárzó közel áll a λ/4-es hosszhoz, így viszonylag jó hatásfokkal sugároz, és az illesztése is egyszerűen megoldható egy antennatunerrel. 10 MHz alatti sávokon viszont az illesztés nehézkessé, illetve az FC-707 tuneremmel lehetetlenné válik, az alacsony sugárzási ellenállás pedig rossz hatásfokot eredményez. Ezért elkezdtem az én QTH-mon használható, erkélyre, vagy akár mobil üzemben gépkocsira is telepíthető, erősen rövidített antennák után kutatni, elsősorban a 80 méteres sávban való használatra.

Betáplálási pont és az alsó menetekA szakirodalmat tanulmányozva úgy gondoltam, érdemes lenne a tekercselt antennákkal kísérletezni. Az ilyen, megfelelően kialakított, ún. megoszló induktivitású, rövidített antennák előnyei az azonos hosszméretű, egyszerű huzalantennákhoz képest a nagyobb sugárzási ellenállás és a nagyobb sávszélesség. [1] A minél nagyobb sugárzási ellenállás azért lényeges, hogy az antenna-antennaillesztő rendszer ne csak hővé alakítsa a betáplált nagyfrekvenciás teljesítményt, hanem lehetőség szerint minél nagyobb része kerüljön kisugárzásra elektromágneses hullámok formájában. A sugárzási ellenállás növelését a tekercselés megfelelő kivitelezésével lehet elérni. Erre az irodalom a hossz mentén változó menetemelkedést javasolja. A betáplálási pontnál a menetemelkedés nagyobb, az antenna vége felé pedig sűrűsödnek a menetek.

Mérési összeállításA világhálót tanulmányozva meglehetősen kevés információt sikerült találnom konkrét megvalósításokról, eredményekről. A kezdeti kísérletekhez az [1]-ben ismertetett 80 méteres tekercsantennából indultam ki. A kísérleti antennát a fém erkélykorláthoz rögzítettem, és a korlátot – ami a vasbeton épület betonvasaihoz is fémesen kapcsolódik – ellensúlynak, nagyfrekvenciás földnek használva végeztem méréseket. Az első próbákhoz 0,5mm2-es villanyszereléshez használatos, tömör, szigetelt vezetéket használtam a tekercseléshez, ami egy 25mm átmérőjű, 2,5m hosszú PVC csőre került.

Rezonancia pontokA menetszámok, térközök és a tekercselési mód változtatásával ismételten méréseket végeztem, hogy meghatároztam az antenna rezonancia-frekvenciáját, és a sávszélességet. A mérésekhez egy sweep-generátort, egy HA8ET-féle SWR mérőhidat és egy oszcilloszkópot használtam.

Ezzel az összeállítással az oszcilloszkóp ernyőjén valós időben figyelhettem 0..20 MHz között az antenna frekvencia-SWR diagramját, így nagyon kényelmessé téve a vizsgálatokat. Az eredeti forrásban megadott tekercselési módot követve a PVC cső teljes hosszt felhasználva sem sikerült 4,5 MHz alá vinni a rezonanciapontot, így még plusz hosszabbító tekercs felhasználására került sor. Így az antennaillesztővel a 80m-es sáv felső felében lehetett lehangolni a rendszert.

Bár ellenőrző QSO-kra nem került sor, a sikeren felbuzdulva új konstrukció készítésébe fogtam. Mivel a szigetelt villanyszerelési vezeték szigetelésének jelentős plusz tömege erősen meghajlította a PVC csövet, 0,65 mm-es zománchuzalt szereztem be. A PVC csövet nagyobb átmérőjűre (30mm) cseréltem, azt remélve, hogy ezáltal némileg növelhető a sugárzási ellenállás és a sávszélesség is, illetve a nagyobb kerület miatt rövidebb tekercselési hossz elegendő ugyanakkora huzalhossz eléréséhez. A cső hossza 2,5m lett. Az antenna az erkélykorlátonAz új antennánál a változó menetemelkedésű tekercselést valósítottam meg. A különféle források nem egységesek abban a tekintetben, hogy milyen hosszú huzalt kell feltekercselni a kívánt rezonancia eléréséhez. Találkoztam ¾λ és ½λ értékekkel is. Kezdetben ½λ huzalhosszból indultam ki, ez 3,5MHz-re 43m huzalt jelent. A cső külső átmérője 30.5 mm, ebből 1 menet 96 mm-re adódik, így kb. 450 menet szükséges a kívánt hosszhoz. A PVC cső alján 20cm-t meghagyva a rögzítésre 2,3m marad a tekercselésre. A folytonosan változó menetemelkedés helyett három szekciót hoztam létre, 2,5-5-7.5mm emelkedéssel, mindhárom rész 150-150 menetet tartalmaz. Ez éppen kiadja a 2,3m hosszt. A tekercselés megkönnyítésére papír sablont nyomtattam, amin bejelöltem, hogy hova kell esniük a meneteknek. A rezonancia mérés eredménye lesújtó: 5,4MHz, 11,5MHz és 17,4MHz-es rezonancia pontokat kaptam. Az illesztővel pár 100kHz-et lehet ezeken változtatni, tehát a kívánt frekvenciától még nagyon messze vagyunk.

Felső menetek és a tetőkapacitásA következő lépésként megtoldottam a huzalt ¾λ-ra. A PVC csövet a felső végen kiegészítettem egy új, 25mm átmérőjű taggal, amire 20m huzal került, részben 1,5mm-es menetemelkedéssel (120 menet) illetve a végén menet-menet mellé (140 menet) csévélve. A rezonancia frekvencia csökkent, de nem az elvárásaimnak megfelelően. A kapott érték 4,28MHz lett. Ekkor bevillant a tetőkapacitás alkalmazásának lehetősége, amivel tovább csökkenthető a rezonancia frekvencia. Az antenna tetejére készítettem egy 6 db, 30 cm-es huzalból álló, sugárirányban elhelyezkedő tetőkapacitást, a már említett tömör villanyszerelési huzalból. A hatágú csillag középpontját az antennatekercs felső végéhez forrasztottam. Az eredmény meggyőző, a rezonancia 2,64 MHz-re került. A legutóbb betoldott 20 méternyi huzalt a felső részből eltávolítva, de a tetőkapacitást meghagyva az előző 4,28 MHz helyett 3,96 MHz-et kapunk. A tuneremmel azonban nem tudtam lejjebb kihangolni a rendszert. Úgy tűnt, hogy az FC-707 tunerrel inkább növelni tudom a nélküle mérhető rezonancia frekvenciát. Több kísérlet után azt találtam, hogy az antenna tetejébe ismét betoldva 50 menetet 1,5 mm menetemelkedéssel, és a tetőkapacitást is alkalmazva a antenna önmagában mérhető rezonancia pontja 3,5 MHz lett. A tunerrel ezután már a teljes 80 méteres sávban beállítható az 1:1 SWR.

freq vs swr

freq vs imp

Az elkészült antenna tekercselési hossza tehát valamivel kevesebb, mint 2,4 méter és összesen 57 méter huzal került felcsévélésre. A kísérleteim alapján az alkalmazott tekercselési mód, csőátmérő és tetőkapacitás mellett a 2/3λ huzalhossz ad rezonanciát. A sávban egy adott frekvenciára lehangolva, a tunerrel együtt mért sávszélesség 1:2 SWR-hez kb. 30 kHz, 1:1.5 SWR-hez pedig kb. 20 kHz. Az elkészült antennával néhány teszt-összeköttetést létesítettem. Az antennát a már leírtak szerint a hatodik emeleti lakásom erkélyének korlátjára erősítettem, ellensúlyként az erkély vasszerkezete és az egész ház vasalása szerepelt. rajzAz antenna így közel vízszintes helyzetben üzemelt, ami kedvező az NVIS összeköttetésekhez. Jellemzően belföldi összeköttetések során próbálgattam az antennát. A partner állomások szinte minden alkalommal többször visszakérdeztek, amikor az antenna hosszát említettem. Mivel a téma többek érdeklődését felkeltette, ezért (remélem) nem csak udvariasságból adták az 59-es riportokat az FT-707 100 wattjára. Esténként 1000km-en túli külföldi QSO-kat is lebonyolítottam, hasonlóan kedvező eredménnyel.

1. szakasz: 150 menet, 7,5 mm emelkedés, 1125 mm hosszon

2. szakasz:  150 menet, 5 mm emelkedés, 750 mm hosszon

3. szakasz: 150 menet, 2,5 mm emelkedés, 375 mm hosszon

4. szakasz: 50 menet, 1,5 mm emelkedés, 75 mm hosszon

A későbbiekben az antennát a mobil üzem érdekében két darabra fogom szétválasztani, hogy kényelmesen elférjen egy gépkocsi csomagtartójában, illetve a tekercselést zsugorcsővel fogom védeni a külső mechanikai hatásoktól. Itt a zsugorcső esetleges elhangoló hatása lehet érdekes. Tervezem az antenna kipróbálását NVIS összeköttetésben, az autó fölé görbítve az antennát. Összegzésként megállapítható, hogy ilyen egyszerű módszerekkel is készíthető a gyakorlatban használható, erősen rövidített antenna az alsó RH sávokra is. Az antenna hatásfoka nyilván nem veheti fel a versenyt egy félhullámú dipóllal, vagy negyedhullámú vertikállal, és nincsenek összehasonlító mérési eredményeim EH antennával sem. Azonban a konstrukció egyszerűsége és olcsósága remélem többek kísérletező kedvét felkelti. Az antenna megépítéséhez és használatához sok sikert és örömet kívánok!

HA1TN Norbi

[1] Karl Rothammel: Antennakönyv


  • pISTA

    Príma! Kipróbálom!