Kolineár za stovku

2x 5/8 na 70 cm





Postavit si anténu za pár korun je lákavé a mnohdy i jednoduché. Zde popsaný návod není ničím průlomovým, jen shrnuje nastudované poznatky. Jedná se o jednoduchou konstrukci, která nevyžaduje žádne extra nástroje ani vybavení a člověk ji jednoduše zvládne vyrobit i v paneláku.

Potřebný materiál: Svařovací drát (dva kusy po metru) - 10 Kč, cca 50cm RG58 - 10 Kč, panelový konektor (například BNC) - 30 Kč, elektrikářská instalační plastová trubka - 30 Kč.



433 MHz 446 MHz
Klasik 2x 1/2 2x 5/8 Klasik 2x 1/2 2x 5/8
A - 350 435 - 340 420
B - 17 17 - 17 17
C 350 350 435 355 350 420
D 170 170 170 150 150 150
E 17 17 17 17 17 17
F - 170 96 - 135 100
G 30 30 30 28 28 28


Teorie

V principu se jedná o "jéčko" (J-Pole) s tou drobnou úpravou, že klasické jéčko je půlka přizpůsobená půlkou, respektive transformace impedance je realizována půlvlným úsekem. Mnou popisovaná varianta využívá též půlvlnný úsek pro transformaci impedance na 50 ohmů, ale zářič je 2x5/8, což se projeví větším ziskem. Stejně tak lze setavit variantu 2x1/2 nebo 3x či 4x 1/2. U pětiosminy ale tyto variace nejsou možné..

Na internetu je spousta návodů a kalkulátorů, ale ne vždy dají člověku správné údaje. Stejně tak jsou internetové návody uvádí jen jeden typ napájení antény - tedy připojení koaxiálního kabelu. Podle nich se stínění připojuje na "malý zářič" a živý na "dlouhý zářič". Nikde se již ale člověk nedočte, že takto musí být koaxiál připojen kolmo na anténu, což ne vždy může vyhovovat. Pokud se ale koax zapojí naopak, tedy stínění je na dlouhém zářiči a živý na krátkém, tak koaxiál může jít souběžně s dlouhým zářičem - nejvhodnějši varianta pro vestavění do trubky nebo jako závěska. Toto popsal Jindra Macoun v AR 94/1B.



Co do rozměrů, tak je to jednoduché. Spodní i horní zářič je délky 5/8 vlny a fázovací člen 3/8 vlny. Lze velice snadno postavit i anténu stejného vzhledu ale jiných parametrů, tedy vícenásobnou půlku. V tomto případě je situace jiná. Kdo by chtěl stavět 2x (nebo 3x) 1/2, tak fázovací člen je 1/2 vlny. Na to pozor. Viděl jsem spostu návodů, kde to bylo špatně. Z konstrukčního hlediska je stavba velice jednoduchá a pokud se dodrží rozměry, tak ani není třeba moc laborovat s připojením koaxiálu.

Fázovací člen lze povést několik způsoby. Já jsem nejdříve dělal verzi s rukávem a teprve až pak s cívkou. Dle mých zjištění je tu ale jeden malý rozdíl oproti obrázku a to že délka fázovacího rukávu není 1/8 vlnové délky, ale 3/8 vlnové délky.




Výroba

K výrobě lze použít jakýkoliv vodič. Běžně se "jéčko" dělalo z ploché televizní dvojlinky, což mělo několik výhod, ale já jsem chtěl, aby anténa byla samonosná, takže jsem zvolil jako materiál železný drát pro svařování s přídavným materiálem - prostě železný drát o průměru 1.6 mm. Lepší je použití nerezového drátu výsledek bude stále stejný.

Postup výroby je tedy velice jednoduchý. Za pomocí kombinaček a metru ohnout základní tvar. Doporučuji začínat od krátkého zářiče. Jako další krok je třeba naměčit rozměr "C" a zastřihnout. Z druhého železného drátu pak vyrobíme zbytek. Doporučuji ponechat cca 8cm na připájení ke spodní části a teprve až pak ohýbat fázovací prvek, nebo motat cívku. Já jsem vyzkoušel obě varianty a nakonec jsem zvolil variantu s cívkou. Cívku jsem namotal na vrták 10mm. Cívka se pochopitelně roztáhne, ale to nevadí. Rozestupy mezi závity doporučuji motat přimo. Cívku z železnho drátu 1.6mm lze velice obtížně roztáhnout, takže proto je lepší dělat rozestupy cca 4mm přímo při motání a pak kleštěma doupravit, pokud je to nutné. Při verzi s fázovacím rukávem toto odpadá. Po zhotovení fázovacího prvku tedy stačí zastřihnout na rozměr "A" i zbytek drátu a obě části k sobě spojit. Já jsem použil pájení cínem s 3% příměsí stříbra, který je pevnější ale lze to provést jakkoli podle možností. Z obrázků to není patrné, ale před pájením jsem oba dráty pilníkem očistil na čistý kov, přiložl k sobě a za pomocí dvou kousků měděného drátku svázal na obou koncích obě části k sobě a pak zapájel. Ideální je plynová pájka nebo nějaký hořák. Já použil plynový zapalovač s tryskou, který většinou bývá základem plynových hořáků prodávaných v GESu nebo GM. Plamen dosahuje teploty kolem 500°C, což na pájení cínem bohatě dostačuje. Nicméně tento úkon lze provést jakýmkoli dostupným způsobem.


Ladění

Pokud by si někdo chtěl udělat tuto anténu na jiné pásmo než je uvedeno, je dobré vědět, jak se anténa ladí. Ideální je začít se základní (klasickou) verzí. Tedy spočítat si rozměry za pomoci nějakého z kalkulátorů, poohýbat anténu a najít správný bod připojení koaxiálu. Na to stačí PSV měřič. Jakmile je základní jéčko hotové, lze přistoupit k rozšíření na 2x5/8. Tedy jen prodloužit základní zářič, připojit fázovací člen a horní zářič. S přípojným bodem koaxiálu není třeba jakkoli dále hýbat - impedance je stejná pro všechny zde uvedené varianty. Pokud chceme postavit anténu na jedno z pásem (HAM nebo PMR), stačí jen dodržet rozměry a je vystaráno. Pokud je bodem zájmu jiné pásmo, nezbývá než rozměry přepočítat.

Bod, připojení koaxiálního kabelu k transformačnímu úseku se mění s kmitočtem. Pohledem do tabulky lze zjistit, že na 70cm pásmu se jedná o velmi jemné ladění v řádu milimetrů, spíše však desetin milimetru. Ale i tak lze v domácích podmínkách nalézt přípojný velice rychle. Já si kupříkladu vystačil s FT-857 a jejím vestavěným PSV metrem.


Praktická část

Jakmile je anténa hotová, je třeba ji obléknout - strčit do trubky, aby mohla být instalována jako samonosný vertikál. Ideálně se k tomu hodí vodoinstalační PPR (hostalenová) trubka, která má dobré VF vlastnosti na vyšších frekvencích než je 70 cm. Nevýhodou PPR trubek je skutečnost, že nepřichází v úvahu jakékoli lepení a mechanické uchycení konektoru by tak bylo náročnější. Proto jsem si zvolil jinou variantu a to elektrikářskou instalační plastovou trubku - je levná, lehká a lze ji lepit epoxidem (oproti PPR trubkám). Jení VF vlastnosti nejsou tak perfektní, jako v případě hostalenu, ale vyhoví. Nicméně materiál má vliv na anténu jako takovou a moje hodnoty v tabulce právě tento vliv zahrnují. Respektive kritickou částí je spodní transformační úsek. Pokud mezi zářiči přizpůsobovacího úseku nebude právě materiál ze kterého jsou tyto trubky vyrobeny, rezonance antény se změní směrem nahoru (přibližně o 15 MHz).

Tohto lze ale snadno využít ve vlastní prospěh - anténu lze tímto dodatečně "doladit" i použít jako mechanickou podpěru. Já jsem uřízl kousek menší trubičky ze stejného materiálu o průměru 16mm a zkoušel jaký vliv má na anténu. Výsledek je takový, že čím více do přizpůsobovacího úseku trubička sahá, tím nižší je kmitočet rezonance antény. Takto jsem našel tu správnou polohu, kdy anténa vykazovala stejné vlastnosti jako při vývoji a testování a v místě, kde končila spodní část antény jsem vyřízl do turbičky zářez a spodní část antény do něj vložil. Pak jsem ještě provlékl trubičkou koaxiál a na jeho druhý konec napájel BNC konektor.

Ještě se hodí zmínit praktické rozdíly při stavbě antény s fázovacím rukávem a fázovací cívkou. Při vestavbě do trubky narazíme na problém - co s fázovacím členem, který trčí do strany? Lze jej stočit do závitu, ale i tak jeho průměr bude větší, než vnitřní průměr trubky o vnějším průměru 32mm. Do 40mm trubky se již sice vejde, ale 40mm trubka je už solidní macek a ne každému musí vyhovovat. Mým favoritem je trubka 25mm, ale tam se stočený fázovací člen opravdu nevejde. V profi anténě lze najít inspiraci v podobě podlouhlé placaté cívky s dvěma závity. Pokusil jsem se ji zkonstruovat, ale bez úspěchu. Proto jsem po několika hodinách tuto variantu zavrhl a zaměřil se na klasickou cívku, která mi přijde praktičtější. Po chvilce bádání jsem našel správné parametry cívky (5 závitů drátem průměru 2.5 na průměru 12mm a rozestup mezi závity 4mm) nahrazující fázovací rukáv. U prototypu se dokonce rozšířilo funkční pásmo z cca 5 MHz na cca 14 MHz, takže anténa pokryje jak vstupy převaděčů (PSV 1:1.2) tak i PMR (PSV 1:1.3). Daní byl o chloupek menší zisk, ale je vyrovnán velkým frekvenčním rozsahem a možností schovat anténu do trubky a vyrobit tak "bílou hůl".


Mechanické provedení

... je stejně jednoduché jako anténa sama. Napájení antény provedeme tak, aby koaxiální kabel mohl jít svisle dolu (tedy stínění na dlouhý zářič a živý na krátký zářič - viz odstavec Teorie), použijeme cca 40 cm koaxiálního kabelu a na jeho druhý konec dáme panelový BNC. Koaxiální kabel se hodí nejaký tužší, protože pak by mohl podpírat anténu sám o sobě. Já použil Belden H155, nicméně jak jsem psal v předchozím odstavci, tak jsem použil menší trubičku jak na "doladění" antény, tak i jako mechanickou podporu, takže v tomto případě na kabelu nezáleží. Pokud je potřeba drát natřít proti korozi, je po aplikování barvy nutno vyzkoušet, zda a případně jak barva anténu rozladila. V mém případě po aplikaci stříbrné barvy Hammerite se anténa posunula frekvečně dolu tak, že již nebyla potřeba trubička v transformační oblasti a byla použita pouze jako fyzická podpora. Na obrázcích je vidět mezi trubičkou a anténou nacvaknutý ferit proti plášťovým proudům. Teď je nutné upevnit (BNC) konektor. Ja to udělal epoxidem, protože je to nejsnazší. Anténu jsem zastrčil do trubky (je vhodné uříznout trubku o cca 10 cm delší, než je anténa s koaxem), otočil konektorem nahoru a ještě před nalitím epoxidu jsem ve vzdálenosti cca 7cm od konce trubky utěsnil prostor mezi koaxiálem a malou trubičkou a pak mezi ní a větší trubkou. Tím vznil prostor pro nalití epoxidu. Stejně tak jsem na druhý konec (na špičku antény) nasadil víčko od PET lahve a jeho okoli také zalil epoxidem. Po vytvrzení je anténa hotová. Je vhodné použít proudový balun proti plášťovým proudům. Tedy buďto nacvakout ferit na koaxiál (nejlépe ještě uvnitř antény) a nebo udělat cca 4 závity koaxiálu. Toto není nezbytně nutné, ale lze to doporučit.









Na závěr přikládám fotky funkčních prototypů. Doufám, že tento článek někomu pomohl a jeho čtení nebyla jen zrtáta času.









------------- A nyní verze s cívkou -------------










OK2ZAR, 19.8.2012