Nagy nyereségű, körsugárzó koax kollineár antenna
Sokan tartanak tőle, pedig ha kellő precizitással el
tudja valaki készíteni, akkor egy nagyon hálás antennát kaphat eredményül. A
kollineár elrendezésű antennák működésének logikájába nem megyek bele, azt
meghagyom a Rothamel-féle antennakönyvre, ugyanakkor annak átolvasása erősen ajánlott,
ha mélyebb ismereteket akarsz az antennáról gyűjteni! Itt elsősorban az
elkészítés, a beüzemelés, és az üzemeltetési tapasztalatokat szeretném
megosztani.
Az antenna felépítése az 1. ábrán látható. Főbb részei az
illesztő cső, a sugárzók, valamint az ellensúlypálca. Az anyaga RG58-as kábel.
Sokan szegezik nekem a kérdést, hogy miért pont ez a kábel, hiszen meglehetősen
nagy a csillapítása?! Miért nem lehet H155-ösből? A válasz az eltérő rövidülési
tényező, amely alapjaiban befolyásolja az antenna hosszúságát. Ez az érték adja
meg, hogy a kábelen belül az elektromágneses hullámok terjedési sebessége a szabadtérben
mérhető értékhez képest hanyadrészére csökken, vagyis milyen mértékben csökken
a kábelen belül a jel hullámhossza. Ez az arány az RG58-as esetében 0.66,
vagyis 2/3 részére lassul a jel. A kisebb csillapítású kábelek rendszerint 0.8
és 0.85-ös érték között mozognak, amely azt eredményezné, hogy a teljes hossz
egy H100-as kábel esetén közel 1.3-szorosra adódna. Ez a következtetés a főbb
elemek számítási módjából következik. A legfontosabb a sugárzók képlete, amely
a következő: 300/f/2*r. A 300 az elektromágneses hullámok terjedési sebessége
nyílt térben, km/s-ban megadva. Az "f" a frekvencia, míg az
"r" a rövidülési tényező. A kettes osztó a félhullámú tag hosszának
meghatározását szolgálja. A képlet az 1. ábra szerinti elrendezésben szereplő
tagokon az árnyékolás hosszát adja meg. Erre oldalanként 5-5mm-t rá kell hagyni
a forrasztások helyének! Az első sugárzó az illesztő cső végénél kezdődik, és
innen kell felmérni az első előre kiszámított hosszt az árnyékolásra. A
sugárzók méreteinek kiszámítása után az illesztő cső és az ellensúly pálcájának
hosszúsága egy egyszerű arányszámítással megkapható: az illesztő cső a sugárzó
hosszának 0.71-szerese, míg az ellensúly a 0.75-szöröse.
1. ábra
Az antenna elkészítése
Nálam a kivitelezés első lépése az összes sugárzó
leszabásával és blankolásával történik. Ezt célszerű egy kimondottan erre a
célra gyártott koax blankolóval megtenni, mivel jelentősen leegyszerűsíti a
dolgunkat. A sugárzók után elkészítem az első hosszabb koax darabot, amelyen
kialakítom az illesztő cső forrasztásához szükséges kis "ablakot" a
külső árnyékoláson, valamint méretre szabva elkészítem a sugárzókhoz hasonló
blankolást a végén. A kivágott ablakra cincseppet forrasztok, melyre ráhúzom a
már méretre vágott csövet. Én személy szerint alucsövet használok, így a
tényleges forrasztás nem kivitelezhető, de a csövet akár krimpelő, akár
kombinált fogó segítségével tökéletesen rá lehet szorítani a cincseppre. A koax
daraboknál nagyon gondosan ügyelni kell rá, hogy az árnyékoló harisnya minden
elemi szálát levágjuk, mert ugyan könnyen kiküszöbölhető hiba, de egy ilyen is
képes nemkívánatos zárlatot okozni! Következik a forrasztás. Ezt párosával
kezdem el, mindig 2-2 darabot összeillesztve. Az összes pár elkészítését
követően multiméter segítségével rövidzárlatot keresek az árnyékolás és a meleg
ér között. Amennyiben nem találok, úgy jöhet a forrasztások szigetelése. A
legtöbb esetben egyszerűen körbetekerem szigetelőszalaggal, ügyelve a későbbi
elhelyezést, hogy a szigetelőszalag rétegei alá ne mehessen be víz, hanem az
mintegy lepergetve magáról védje a forrasztásokat (ergo lentről fölfelé tekerem
rá, ha a későbbi kihelyezés irányát vesszük figyelembe)! Néha kérik tőlem, hogy
még zsugorcsővel is erősítsek rá, sok haszna nincs, de legalább bonyolultabbá
teszi az esetleges javításokat a későbbiekben... Ha minden páros hibamentes és
le is van szigetelve, akkor 4-4-es összeállításokat készítek, majd ezeket is
ellenőrzöm. Ennek az elkészítési módnak az a lényege, hogy ha bárhol zárlat
keletkezik, akkor bármely más módszerhez képest gyorsabban található meg a hiba
helye: a hibás darabot mindig a felénél kell szétforrasztani és rámérni a
megmaradt darabokra. Ha egyik darabra sem mutat hibát a műszer, akkor minden
bizonnyal pont a szétforrasztott kötésnél volt gond! Másik módszer az elsütés.
Hibás darab esetén 12-18V-os tápegységet kötve rá rövid időre, a kisebb szálak
könnyen felizzanak, elszakadnak és a zárlat máris megszűnik. Problémásabb
esetben, ha a szakadás nem jön létre, akkor is felmelegszik annyira, hogy
kiadja a hiba pontos helyét. Végezetül már csak az ellensúly utolsó pálcáját
kell forrasztani. Ez meglehetősen kényes pontja az antennának, mivel -PMR
esetén- a közel 17cm hosszú fémdrót súlyát a meleg ér nem képes megtartani és
félő, hogy hosszútávon ki is fárasztja az anyagot, elszakítva azt. Ennek
kiküszöbölésére az RG58 külső árnyékolásából szoktam egy kb. 2cm hosszú darabot
ráhúzni az utolsó forrasztásra. Ez már kellő tartást biztosít a fémpálcának.
Itt jegyezném meg, hogy ennek anyaga bármilyen forrasztható fém lehet, átmérője
pedig 2 és 3mm közöttinek kell lennie. Az utolsó feladat az antenna aljának
kialakítása. A második leggyakoribb kérdés, hogy az RG58-at le lehet-e vezetni
direktbe tápvonalként egészen a rádió berendezésig? A válaszom: Nem érdemes!
Mint az már volt említve, az RG58-asnak már VHF és UHF frekvenciákon, így
PMR-en is meglehetősen nagy a csillapítása, vagyis sok lenne rajta a
jelveszteség mind adásnál, mind vételnél. Érdemesebb az antenna aljára egy
nagyfrekvenciás csatlakozót tenni és onnan már kellően jó minőségű kábellel
levezetni azt. Az elemek száma bizonyos ésszerűségi határig tetszőleges, de 16
elem fölé és 4 alá nem érdemes menni, valamint csak páros lehet!
Üzem behelyezés, üzemeltetési tapasztalatok
Sajnos a katalógusadatok nem minden esetben adnak igaz
értékeket, így a rövidülési tényező eltérhet a 0.66-tól, továbbá általam is
legalább három különböző kivitel létezik az RG58-ason belül, amely szintén
befolyásolhatja az eredményt. Az első antenna elkészítése után érdemes
készíteni egy SWR diagramot, amelynek segítségével pontosan megállapítható,
hogy hol rezonál, vagyis melyik frekvencián működik a legjobban az antenna. Egy
konkrét példa. Az elkészített antenna a kapott grafikon tanulsága szerint 440MHz-en
működik tökéletesen, a 446MHz-es méretezési frekvencia helyett. Megoldás: mivel
magasabb frekvenciára kell átszabni az antennát, ezért rövidebb tagokra lesz
szükség. Hogy mennyivel? Számoljuk ki egy egyszerű arányszámítással:
440/446=0.9865, vagyis ennyiszeresére kell megrövidíteni minden tagot.
22,2mm-es első számítást feltételezve ez 21.9mm-es korrigált értéket ad. A
3mm-es rövidítés meglehetősen aprólékos munkát jelentene, így ilyen esetben
érdemes egy teljesen új darabot készíteni, az első pedig amolyan tartalék, vagy
kisebb távolságú/helyi forgalmazásra még tökéletesen jól használható marad.
Ezen hibakorrekcióból következik, hogy az antenna a kezelhető fizikai hosszokon
belül bármilyen frekvenciára átszámolható! PMR-re, 2m-re, valamint 3m-es műsorszóró
sávra készített antennák esetében is tökéletesen működött az elméleti számolás,
amely a PMR sávon végzett korrekciót követően 2m-en, valamint 3m-en már
abszolút hibamentes értékeket adott az első elkészítésnél is! Az antenna
elhelyezését tekintve viszont erősen törekedni kell rá, hogy lehetőleg
semmilyen tereptárgy, vagy fa ne legyen a közelében (20~25m). Jellegzetessége,
hogy talajszintről próbálva nagy csalódást okozhat egyszerűbb, kisebb nyereségű
antennákhoz képest is (pl.: ground plane, 5/8-os sugárzó), viszont kellően
akadálymentes magasságba emelve megmutatja igazi tudását! Ezt a tudást a >2.
ábra< szemlélteti, amely az elkészített antenna nyereségét mutatja be a sugárzó
tagok számának arányában.
