Projekt niskobudżetowej anteny pionowej na pasmo 80m do wykonania w jeden dzień.

Dlaczego vertical?

Dotychczas byłem aktywny głównie na wyższych pasmach KF z uwagi na ekstrymalnie ograniczone warunki antenowe. Chciałem się w końcu uruchomić na 80m. Wszystkie moje dotychczasowe anteny to anteny pionowe, więc i tym razem tylko taką brałem pod uwagę. Antena pionowa na pasmo 80m powinna mieć np. 1/4 długości fali, czyli ok. 20m. Ciężko wykonać tak wysoką konstrukcję wolnostojącą, więc chciałem antenę wykonać z drutu i przyczepić do drzew. Problem w tym, że najwyższe drzewo jakie mam, ma ok. 14m, więc antenę trzeba elektrycznie wydłużyć. Można to zrobić dodając kapelusz pojemnościowy (capacitive hat) na czubku, lub cewkę w dolnej części anteny (w praktyce potrzebne jest jedno i drugie).

Wstępny plan

Mój plan to antena przypominająca literę „T”. Wymiary wynikają z wysokości dostępnych drzew. Poziomy przewód u góry robi za „wąsy” pojemonściowe (gdybym miał więcej drzew, to dałbym ich więcej). Wszystko ponad gruntem to jeden, elektrycznie zwarty przewód. Antena jest zasilana względem gruntu i wymaga zakopania przeciwwag w ziemi. Ostatecznie udało się rozwiesić antenę 14m w poziomie i 7m w pionie.

Sprzęt pomiarowy

Do pomiarów anteny przydały mi się:

• dalmierz laserowy
• analizator antenowy MAX4
• miernik cewek i kondensatorów

Dalmierz laserowy do pomiarów drzew i wysoko zawieszonego przewodu. Oczywiście można rozwieszoną antenę ściągnąć i zmierzyć „konwencjonalnie” na ziemi, ale ponowne przerzucanie i przepychanie między gałęziami nie jest wcale trywialne. 😉 Analizator antenowy rysuje krzywe SWR dla różnych częstotliwości, podaje też parametry elektryczne anteny (przydatne do obliczeń dopasowania). Można oczywiście obejść się bez tego całego sprzętu, ale zajmie to trochę więcej czasu.

Symulacja

Podstawowym problemem jest ograniczona dynamika analizatora MAX4. W uproszczeniu: analizator nie rozróżnia SWR 10, od 20, od 30, więc nie wiem jak dopasować antenę. Wszystko jest widoczne jako nieskończoność. Żeby uzyskać jakiś wstępny rezonans potrzebna była symulacja anteny i jej wstępne dopasowanie. Dopiero wtedy analizator był w stanie zmierzyć jej parametry. Do symulacji anten można wykorzystać programy z rodziny NEC (NEC jest dla anten tym, czym SPICE dla elektroniki). Ja użyłem program MMANA-GAL.

Najpierw należy w nim zdefiniować geometrię anteny i punkt zasilania (na dole, z lewej):

Wpisywanie współrzędnych nie jest może intuicyjne, ale dla trzech elementów da się przeżyć 😉
Antenę trzeba było zdefiniować jako trzy przewody, gdyż w NECu przewody mogą się łączyć jedynie na końcówkach.

Widok anteny:

Na dole znajduje się punkt zasilania. Gruntu nie trzeba specjalnie definiować.

Symulacja parametrów:

SWR (dla falowodu 50 Ohm) wyniósł 22, jednym słowem …. AUĆ! Analizator widział by to jako nieskończoność. Trzeba będzie popracować nad dopasowaniem. Na szczęście w programie jest funkcja kalkulatora różnych układów dopasowania. Charakterystyki przestrzenne wyszły identyczne jak dla anteny dookólnej (mimo poziomego przewodu na górze).

Dopasowanie

Wybrałem najprostszy sposób czyli obwód LC na dole:

Wykonanie

Antena jest wykonana z przewodu LGY 0,5mm^2 (wszyscy naokoło mówią „Za cienki!”, a u mnie po prostu działa 😉 Na końcach nie ma izolatorów, klika metrów linki polipropylenowej wystarczająco dobrze izoluje.

Antena po rozwieszeniu:

Od razu widać… bardzo korzystny SąsiadFactor. Antena ginie w gałęziach.

Miejsce zasilania:

Przewody wchodzące od spodu to zakopane przeciwwagi.

Zawartość skrzynki:

Do typowego gniazda UC-1 są dokręcone przeciwwagi z zalutowanymi konektorami oczkowymi. Obok cewka 5µH prowadząca do promiennika i kondensator 1,5nF do masy.

Pomiary

Symulacja symulacją… ale w programie nie było funkcji losowe gałęzie, krzaki i pergolka 😉

Pierwsze podejście (5µH i 1,5nF):

Wooooow! Jest (jakiś) rezonans! Co prawda trochę za wysoko (kiepsko widać), ale już cokolwiek widać na analizatorze.

Nawinąłem drugą cewkę (~8µH):

Drugie podejście (8µH i 1,5nF):

Rezonans się mocno „wypłaszczył”, ale i przesunął w dół. Teraz zabrałem się za zmniejszanie pojemności, najpierw do 450pF, ostatecznie zostało 150pF.

Efekt końcowy (8µH i 150pF):

Rezonans wystąpił w okolicach 3,7MHz, czyli w sam raz.

Jak się sprawuje?

Antena pracuje bez skrzynki antenowej. Osiągi podobne jak typowego verticala. Nie udało się nawiązać łączności Koronowo-Zielonka, za to bez problemów można się było porozumieć z Japonią. Antena raczej do dalekich, niż lokalnych łączności. Każda antena jest lepsza od braku anteny 😉

Części i budżet

Jest to dosyć niskobudżetowy projekt. Najdroższym elementem był feeder RF-7 😉 Szpulka 100m kabla LGY kosztowała ok. 36 zł. Rdzeń amidona ~12. Kondensatory (3kV) i inne drobne elementy – tyle co nic.

Pytania, komentarze:

Artur SP2AGX