Olcsó de jó UHF, illetve VHF antenna készítése házilag

A rádiózással foglalkozók életében időnként előfordulhat, hogy szükségük támad egy gyorsan és olcsón elkészíthető jó hatásfokú antennára. Így vagyok ezzel én is.

Egyszer úgy adódott, hogy sürgősen szükségem lett volna egy UHF antennára (a rádióamatőr sávra). Telefonáltam pár helyre, böngészgettem az Interneten kereskedelemben kapható antennák után, de nem találtam számomra megfelelőt. Viszont találtam olyan oldalakat, ahol saját készítésű antennák méretezését és elkészítését ismertették. Így hát elhatároztam, tervezek és építek én is egy antennát magamnak.

Mielőtt az ember antennát tervezne, érdemes átgondolni az igényeket és a ráfordítandó munkát, időt és pénzt.

Tudtam, hogy az antennát egy szokásos kézi (mobil) adóvevőhöz használnám körülbelül 4-5 Wattos maximális kimenő teljesítményhez. Jobb nyereséget szerettem volna a rádió saját "gumiantennájánál", vagy egy negyedhullámú antennánál. Az antenna talpponti impedanciája 50 Ohm kellett, hogy legyen és olyan anyagokból készülhetett csak, amelyek a "ház körül" számomra könnyen elérhetők voltak. A tervezendő antenna lehetőleg keskeny sávú körsugárzó. A"gumiantenna" széles sávú...

Kutatva a sok antennafajta közt, a választásom végül a "J-Pole" antennára esett, mivel ennek nyeresége helyes tervezés esetén +2dBd (félhullámú dipólhoz viszonyítva) az okosok szerint, ami meglepőnek tűnhet egy ilyen egyszerű konstrukcióhoz képest. Találtam is számos "J-Pole" antenna kalkulátort az Interneten. Én kettőt próbáltam ki, az egyik Harry honlapján található. A másikat M0UKD adta közre. Mindkét kalkulátorral számolt és megépített változat hasonlóan teljesített...

Az antenna (röviden ismertetve) úgy működik, mint egy olyan függőleges félhullámú sugárzó, melynek az illesztését a koax-kábelhez egy Lecher-vezeték végzi. Ez azért is előnyös, mert ha valaki nem 50ohmos koaxiális kábelt használ, akkor is könnyedén behangolhatja az antennáját, ha a csatlakozókat máshová állítja a Lecher-vezetéken. A kanyar felé csökken az impedancia, ellentétes irányba pedig növekszik... A Lecher vezeték párhuzamos vezetékeinek távolsága nem kritikus, de függ tőle az antenna betáplálási pont helye (feed point). Az imént említett két kalkulátor más és más vezeték távolságot használva eltérő értékeket számol ki. De ez nem okoz gondot.

Választásom azért is esett erre az antennatípusra, mert ez könnyen továbbfejleszthető a szintén népszerű "Slim-Jim" antennává, egy további vezető hozzátoldásával. Ez M0UKD honlapján érthetően ismertetésre került.

Az Interneten népszerűek az ilyen (J-Pole) elven működő több sávos antennák, amiket találóan "kaktusz-antennáknak" neveznek. A kaktusz csak azt jelenti, hogy egy függőleges vezető-oszlopból "nőnek ki" a különböző sávokhoz tartozó illesztőcsonkok (a J kanyarok). Ebben az esetben érdemes diplexert is használni, aminek tervezése túlmutat e cikk keretein.

Beírtam tehát Harry kalkulátorába a kívánt frekvenciát, amire megkaptam a szükséges geometriai méreteket.

Sokan készítenek ilyen antennát vörösréz (vízvezeték) csövekből 50, vagy akár 100 Wattra is. Mivel nekem csak 4-5 Wattot kellett kibírnia az antennának, ezért én egyszerű tömör villanyvezetékből készítettem az antennámat, ami sokkal olcsóbb, könnyebb és könnyebben is forrasztható.

Lássuk a szükséges anyagok illetve kellékek listáját:

- A kalkulátor által kiszámolt hosszúságú ("Total wire length needed (mm)" feliratú hosszúságadat a kalkulátorban) 1,75mm átmérőjű tömör rézvezeték, ami a barkácsáruházakban, vagy villanyszerelési szaküzletekben könnyedén fillérekért beszerezhető.

- Két kontaktus egy hagyományos méretű sorkapocsból "kitermelve" (ld. 2. ábra)

- 30x10mm keresztmetszetű megfelelő hosszúságú fenyőléc, ami a barkácsáruházakban, vagy barkács szaküzletekben könnyedén fillérekért beszerezhető (a cikk írásakor egy 2m-es szál ami 145MHz-hez elég, kb. 200Ft volt). Nem kritikus, ami akad otthon jó, csak száraz legyen!

- Körülbelül hullámhossznyi kis csillapítású koaxiális kábel (H155 javasolt a szimmetrizáló balunhoz,ld. később), de én RG58-at is sikerrel használtam 145MHz-en) plusz 5cm ráhagyással, valamint további szükséges hosszúságú kábel ami kényelmesen elér az antennától a rádióig.

- Egy darab szükséges csatlakozó, amivel az antenna a rádióhoz csatlakoztatható (nálam BNC dugó)

- Négy darab kicsi (1cm hosszú) szeg

- Műanyag ragasztópisztoly

Ne feledkezzünk meg az antennakészítők legfontosabb aranyszabályáról: "Mérj kétszer aztán jelölj pontosan és akkor csak egyszer kell vágnod...!"

Először a lécet finom dörzspapírral simára csiszoltam, majd gondosan lelakkoztam (színtelen Akrilán lakkal).

Ezután fúrtam a léc egyik végétől 1 cm-re a szélesebbik lapjába a középvonalra egy 3mm-es átmenő furatot (ld. 1. ábra), hogy a kész antennát felfüggeszthessem.

A furattól további 1 cm-re kezdődik az antenna csúcsa (ld. 1. ábra).

Először széttörtem a sorkapocs műanyag borítását és kioperáltam a benne lévő réz csatlakozótömböt a két kis csavarral. Kettő ilyen réztömbre volt szükségem ahhoz, hogy a koaxiális kábelt hangolható módon csatlakoztathassam az antenna rézvezetékére (ld. az alábbi képet).

Ez a csatlakozási mód lehetővé tette a kész antenna precíz és gyors beállítását. Ugyanakkor a rögzítés tartós és elektromosan jól érintkező lett.

A réztömbök kitermelése után rajzoltam fel a lécre ceruzával (az antenna számolt méretei alapján) azokat a kontúrvonalakat, ahol a tömör rézvezetéket végig kellett vezetnem. A szögletes rajzolat sematikus ábrája az 1. ábrán látható. Látszik, hogy ahol a vezeték irányt vált, illetve végződik, kis szegek vannak a lécbe verve. Tehát a rajzolat sarokpontjaiba bevertem a kis szögeket úgy, hogy majd rájuk hajlíthassam a rézkábelt. Ez azt jelentette, hogy a szögeket nem verhettem be teljesen, hanem kilógtak a lécből kb. 2 mm-t.

Levágtam a megfelelő hosszúságú rézkábelt (10 cm ráhagyással) és teljesen eltávolítottam a szigetelést róla.

Az csupasz rézvezeték a céljainknak nem felel meg a rajta hamarosan kialakuló réz-oxid réteg miatt. Ennek meggátlására egy másik cikkemben található segítség (lakkbevonat létrehozása). Ügyelni kell viszont arra, hogy a hangolható kábelszakasz (ld. lentebb) ne legyen lakkbevonatú! Érdemes ezt a szakaszt leragasztani valami szigetelő szalaggal, vagy az összeállítás után acetonnal letakarítani...

Kérdezhetné valaki, hogy ha védeni kell a vezeték felületét, akkor minek kellett leszedni a szigetelést? Igen, rajta lehetne hagyni, de a réz-oxid akkor is létrejönne, csak sokkal később és nem is vennénk észre a borítás miatt. Így mindenki döntse el, melyik megoldás a megfelelő a számára! Én a lakkosat választottam.

Készítettem egy hurkot az egyik végén és az antennavezeték csúcsánál lévő szeg köré hajlítottam és összeforrasztottam. Felfűztem a vezetékre az egyik réztömböt. Ezután vezettem tovább a vezetéket a lécre felrajzolt útvonal mentén.

Elérve a J aljához derékszögbe hajlítottam a vezetéket, majd a további szegnél ismét. Ekkor értem el a J rövidebb szárához. Itt felfűztem a maradék réztömböt is, majd továbbvezettem a vezetéket a másik végpontig. Ott szintén forrasztott hurokkal rögzítettem a vezetéket, akárcsak a másik végénél. Ezután a ragasztópisztollyal rögzítettem a vezetéket a szegek környékén és a többi szakaszon is, de szabadon hagytam a kiszámolt és szintén ceruzával bejelölt koax csatlakozási pont (Harry "Feed point (mm) (L3)"-nak hívja) környékén 4 cm-t. Így a réztömböket szabadon tologathattam a végleges hangolás során.

Elvileg ráforrasztható lett volna a koaxiális antennalevezető kábel a réztömbökre, ami a rádióhoz csatlakozott. De mégsem tettem. Ez az antenna szimmetrikus táplálású (Lecher vezeték), ami azt jelenti, hogy ha csak úgy rászereltem volna a kábelt, akkor a kábel árnyékoló harisnyája is sugárzott volna. Ez szinte lehetetlenné teszi az antenna normális beállítását. Amellett a hatásfoka (SWR) is pocsék lett volna. Kipróbáltam így és az SWR-mérő műszere össze vissza kalimpált a koax mozgatásakor. Azonnal látszott, hogy valami nem oké.

Egy ideig én is hittem bizonyos gyártók és számos amatőr által terjesztett néhány mitoszban mígnem egy cikkre bukkantam, ami helyretette a dolgokat bennem.

A számoló program által megadott antenna csatlakozási pont (feed point) úgy van kiszámolva, hogy ott az antenna impedanciája közel 50+0j ohm (vagy csak egyszerűen 50 ohm) legyen. Ezt a szimmetrikus 50 ohmos csatlakozást kell illeszteni egy balunnal (BalUn=Balanced >>--> Unballanced) az 50 ohmos aszimmetrikus koaxiális levezető kábelhez. Mivel itt impedancia transzformációra nincs szükség, ezért 1:1-es szimmetrizáló balunra van szükségünk.

Az általam alkalmazott és javasolt megoldás az 1:1-es koaxiális balunról írt cikkemből ismerhető meg.

A szimmetrikus oldal "meleg" ereit az antennán a csúsztatható réztömbökre forrasztottam és a réztömböket (a két kis csavar közt a felüknél) a tápvonal (feed point) jelöléshez állítottam (amit a kalkulátor adott meg).

Az antenna használatakor arra kell ügyelni, hogy az legalább fél hullámhossznyi távolságra legyen minden környező fém felülettől!

Az elkészült antenna meglepően jó lett. A számítások során is használt frekvencián az SWR 1:1 volt! Ettől +/-1MHz távolságban sem volt rosszabb 1:1,2-nél, ami még nyugodtan elfogadható.

Ennek az antennatípusnak a képességeire példa egy 22km-t áthidaló UHF összeköttetés volt. Én 0,5 Wattot (!) használtam az általam készített J-Pole antennámmal, az ellen oldal pedig egy nyolc elemes koax-kolineárt 10 Wattal. Én S8-cal vettem és Ő is engemet.

Kedves olvasóm egy másik, hasonló stílusban készített antennámmal itt ismerkedhet meg, ha még nem olvasta.

Kiegészítés:

Röviddel e cikk megírása előtt legyártottam a fentiek alapján egy VHF és egy UHF antennát magamnak. Aztán készítettem egy híd-típusú SWR-mérőt (ami nagyszerű és pontos, 1.8MHz-700MHz de sajnos max. 4Wattot bír ki). Aztán az SWR mérőmet rátettem az antennákra, hogy tanulmányozzam őket. Először az UHF antennára tettem. 1,2-t mutatott 433,5MHz-en. Majd rádugtam a VHF antennámat és könnyelműen megnyomtam az adás gombot megfeledkezve a frekvencia váltásról. A műszer 2-t mutatott! Na ez meglepett. A sorkapocsból kitermelt csatlakozókat meglazítottam és lejebb toltam kb. 2 cm-el, amikor is a műszer már 1,1-et mutatott. Ez persze csak annyit jelent, hogy az illesztés 50 ohm, és a rezonanciáról nem szól semmit, de lehet, hogy érdemes ebben az irányban tovább kísérletezgetni, és talán egy remek két sávos, diplexer nélkül is használható antennához juthatunk...

Többször szükség volt a kísérletek során az antenna "megbolygatására". Ekkor újra kellett hangolni. A hangolást megkönnyíti, ha a hangolható szakasz alá a lécre egy nyomtatóval nyomtatott 20cm hosszú skálabeosztást ragasztunk. Amíg nekem ez nem volt, ceruzával jelölgettem a lécen, hogy hol állt legutóljára a réztömb és a végén a sok vonás közt már nem ismertem magamat ki. A skála bármilyen lehet, csak legyen egyenletes és számozott. Pl egy centiméter skála is teljesen megfelelő...

A réztömböket azért nem tologathatjuk adás közben az antennán, mert a sorozatos érintkezési hibák a rádióadónk végfokozatát tönkretehetik és komoly zavarjeleket is kelthetünk a sávban! A helyes módszer:

- adásmentes állapotban kilazítjuk a csavarokat

- kicsit állítunk a réztömbök helyzetén

- meghúzzu k a csavarokat (nem kell túl szorosan)

- adásra kapcsolva SWR-t mérünk.

- a mért SWR értéket és a réztömb pozícióját (a felragasztott skálán) feljegyezzük

magunknak egy papírra

A fenti lépéseket addig ismételgetjük ciklikusan, míg az eredmény nem lesz megfelelő.

(http://joubert.hu/index.php/radiotech/antennak/olcsoant)

Módosítás dátuma: 2011. október 04. kedd, 08:19