18

ANTENY

Anteny KF

Świat Radio Grudzień 2006

mienie dla wszystkich sygnałów

docierających z obu boków można

byłoby uzyskać dla odstępu obu an-

ten równym połowie długości fali.

Dla większych odstępów obu AOB

zestawu należy zastosować dodat-

kowe regulowane przesuwniki fazy,

które będą kompensować efekty od-

bioru zbiorczego i zapewniać sumo-

wanie sygnałów z obu anten w tej

samej fazie. Dla dużych rozstawień

będą one wymagać częstych re-

gulacji przesunięcia fazy, zależnie

od panującej aktualnie propagacji.

Może to być kłopotliwe w praktyce.

Dlatego większość praktycznych

realizacji oscyluje wokół odstępu

obu anten zestawu względem siebie

równym połowie długości fali robo-

czej. Sygnały z obu anten zestawu

są doprowadzane kablami koncen-

trycznymi o takiej samej długości

do układu sumującego. Uwzględ-

niając współczynnik skrócenia (naj-

częściej 0,66) wybiera się najkrótszą

możliwą długość elektryczną obu

kabli po 0,5 długości fali roboczej.

Jak widać z charakterystyk kierun-

kowości zestawu AOB fazowanych

w konfiguracji poprzecznej, uzy-

skuje się znaczne zawężenie wiązki

„z przodu” oraz listków „z tyłu”

w płaszczyźnie horyzontalnej (pa-

rametr RDF) oraz zwiększenie po-

ziomu odbieranego sygnału o 3dB

w stosunku do pojedynczej AOB

o takiej samej długości. Charaktery-

styka kierunkowości w płaszczyź-

nie elewacji jest identyczna jak dla

anten składowych zestawu (

rys. 1).

AOB fazowane

w konfiguracji wzdłużnej

Jest to znacznie częściej spoty-

kany przypadek, bo nie wymaga

rozległego (poprzecznie wzglę-

dem kierunku odbioru) terenu na

instalację dwóch AOB mających

AOB fazowane

w konfiguracji poprzecznej

Jest to konfiguracja rzadziej sto-

sowana ze względu na wymaganie

na dostępność terenu potrzebnego

do instalacji dwóch AOB na ten sam

kierunek rozstawionych poprzecz-

nie względem siebie. Teoretycznie,

im większe rozstawienie w kierun-

ku poprzecznym względem fawo-

ryzowanego kierunku odbioru, tym

węższą wiązkę „z przodu” można

byłoby uzyskać. Jednak, przy zbyt

dużych odstępach należy uwzględ-

niać efekt odbioru zbiorczego (obie

anteny mogą znajdować się w róż-

nych warunkach odbioru ze wzglę-

du na efekt przestrzenny). Gdyby

nie efekt odbioru zbiorczego, to

teoretycznie maksymalne wytłu-

pracować w zestawie fazowanym.

Poszczególne AOB zestawu nie leżą

idealnie na tej samej linii, lecz są

nieco przesunięte względem siebie,

poprzecznie względem pożąda-

nego kierunku odbioru. Ponieważ

AOB są niewrażliwe na wzajem-

ną obecność (gdy są dopasowane),

to rozstawienie poprzeczne może

być rzędu pojedynczych metrów.

Ułatwia to instalację AOB zestawu

w terenie. To rozwiązanie stosuje

się, aby poprawić stosunek „przód”

/„tył” na pożądanym kierunku od-

bioru (parametr DMF). Dodatkowe

przesunięcie fazy jednej z anten

zestawu fazowanego wzdłużnie

zależy od wzajemnego rozstawie-

nia (wzdłużnego) poszczególnych

anten AOB. Jeśli obie AOB zestawu

miałyby taką samą kierunkowość

„przód”/„tył”, to – teoretycznie –

można uzyskać całkowitą niwelację

sygnałów odbieranych przez zestaw

„z tyłu”. Przy okazji, zmniejszy się

także sygnał „z przodu”, ale – dla

kierunkowych anten odbiorczych

– nie jest to najistotniejszy para-

metr. Najważniejszym jest bowiem

kierunkowość „przód”/„tył” oraz

„przód”/„boki”. Spadek poziomu

sygnału odbieranego „z przodu”

można łatwo skompensować, stosu-

jąc przedwzmacniacz.

Sumowanie/odejmowanie

sygnałów z poszczególnych

anten AOB zestawu

Omówimy na przykładzie kon-

figuracji poprzecznej. Stosowane są

dwa rozwiązania: uproszczone oraz

z wykorzystaniem „magicznego T”.

Uproszczone, zakładając pewne

straty i niedopasowanie, korzysta

z kabli koncentrycznych 75Ω od po-

szczególnych AOB zestawu. Mają

one zazwyczaj długość elektryczną

(z uwzględnieniem współczynnika

skrócenia) równą połowie długo-

ści fali roboczej. Fizycznie ta dłu-

gość jest wygodna dla centralnego

umieszczenia elementu sumujące-

go sygnały z poszczególnych AOB

zestawu. Rolę sumatora sygnałów

pełni zwykły trójnik koncentryczny.

Równoległe połączenie dwóch im-

pedancji 75Ω daje na wyjściu trój-

nika koncentrycznego impedancję

37,5Ω. Od biedy da się ona obciążyć

wprost kablem koncentrycznym

W czterech poprzednich artykułach tej serii przedstawiono

zasadę pracy, uwarunkowania instalacyjne oraz parame-

try określające przydatność anten odbiorczych Beverage

(dalej AOB). W tym artykule omówimy pracę fazowanych

zestawów AOB. Łącząc dwie AOB w zestaw, można uzy-

skać poprawę ich własności kierunkowych. To jest już

wyższa szkoła jazdy w dziedzinie specjalistycznych anten

odbiorczych. Stosowane są 2 konfiguracje współpracują-

cych z sobą AOB: poprzeczna oraz wzdłużna.

Fazowanie anten odbiorczych Beverage

Magia anten Beverage (5)

Rys. 1. Na wykresie kierunkowości w płaszczyźnie horyzontalnej
pokazano charakterystyki w paśmie amatorskim 160 metrów:
– linią ciągłą: pojedynczej AOB o długości 160 metrów
– linią przerywaną: zestawu dwóch fazowanych AOB rozstawionych
poprzecznie na odległość 40 metrów
– linią kropkowaną: takiego samego zestawu dwóch AOB ale rozsta-
wionych poprzecznie na odległość 80 metrów

19

Świat Radio Grudzień 2006

Źródła:
ON4UN’s Low-Band

DXing – Fourth Edition
www.w8ji.com

transformator o przekładni zwojo-

wej 5:7, zapewniający transformację

impedancji w stosunku 1:2. W za-

stosowaniach jako sumator/dzielnik

sygnałów w.cz. rezystancja R1 po-

winna mieć wartość 2 razy większą

niż impedancja dołączona do obu

wejść. Użyto metalizowanego opor-

nika 100Ω/1W.

Jak wszystkie pasywne szero-

kopasmowe sumatory/dzielniki sy-

gnałów w.cz., tak i „magiczne T” nie

jest idealne w swym działaniu. Naj-

lepszą separację uzyskuje się wtedy,

gdy przynajmniej jeden (a w nie-

których zastosowaniach oba) port

wyjściowy jest obciążany z zacho-

waniem dopasowania impedancji.

Dla poprawienia dopasowania od

strony wyjścia (SOURCE) stosowa-

ny jest zazwyczaj dodatkowy auto-

transformator. Jest to rozwiązanie

dalekie od ideału, ale – pomimo

swej prostoty – zapewnia rezultaty

zdecydowanie lepsze, aniżeli zwy-

kłe równoległe połączenie kabli

koncentrycznych za pomocą trójni-

ka T. Sytuacja ta jest zilustrowana

na

rysunku 3.

Autotransformator T1 na dwu-

otworowym rdzeniu ferrytowym

z mieszaniny #73 powinien mieć

uzwojenie 7-zwojowe, z odczepem

na 5 zwoju. Daje to przekładnię

zwojową 1,4:1, czyli przekładnię

impedancji 2:1. Dwuotworowy

rdzeń ferrytowy z mieszaniny #73

zapewnia prawidłową pracę auto-

transformatora w zakresie od 0,1 do

30MHz. Autotransformatory wyko-

nywane przez SP7HT wykorzysty-

wały pojedynczy jednootworowy

rdzeń toroidalny MN8CX i miały

14 zwojów przewodu w cienkiej

izolacji z teflonu. Odczep był na 10

zwoju.

Na fotografii pokazano wnę-

trze plastykiwej obudowy Z-54

(po zdjęciu pokrywki) z widocz-

nymi gniazdami koncentrycznymi

wejścia i dwóch wyjść, autotrans-

formatorem na wejściu (przewód

w zielonej izolacji), transformato-

rem „magicznego T” (przewody

w białej i pomarańczowej izolacji)

oraz opornikiem 100Ω. Jest to wy-

konanie dla sygnałów w.cz. o bar-

dzo niskim poziomie mocy, z prze-

znaczeniem na sumator sygnałów

w.cz. doprowadzanych z dwóch

równoległych fazowanych po -

przecznie AOB. Komponenty we-

wnątrz pudełka oraz śrubki mocu-

jące gniazda koncentryczne zostały

pokryte cienką warstwą lakieru

bezbarwnego jako zabezpieczenie

przed wpływami atmosferycznymi

(pudełko leży na polu w pobliżu

dwóch AOB). Oprócz połączeń

przewodów „ziemi”, z użyciem

śrub i podkładek sprężynujących,

zastosowano dodatkowo lutowa-

nie przewodów „ziemi” do obu-

dów gniazd koncentrycznych (aby

uniknąć efektów poluzowania

kontaktów skręcanych śrubami po

upływie wielu cykli termicznych).

Uwaga: podane wyżej typy rdze-

ni oraz liczby zwojów zostały zop-

tymalizowane pod kątem pasma

amatorskiego 160 metrów.

SP7HT i SQ7FI

50Ωm (będzie pewne niedopaso-

wanie) idącym do pomieszczenia

radiostacji.

Bardziej eleganckie rozwiązanie

wykorzystuje układ „magicznego

T”, zatrudniając go w roli sumatora

sygnałów pochodzących z dwóch

źródeł. Podstawowy schemat elek-

tryczny jest przedstawiony na

ry-

sunku 2.

Dla zakresu częstotliwości od

0,1 do 30MHz można go wykonać,

nawijając bifilarnie 5 do 7 zwojów

na dwuotworowym rdzeniu fer-

rytowym z mieszaniny #73. Wy-

konywane przez SP7HT układy

„magicznego T” na dolne pasma

amatorskie bazowały na 2 sklejo-

nych z sobą rdzeniach toroidalnych

(użycie 2 rdzeni zmniejsza straty)

jednootworowych MN8CX (są to

rdzenie zalecane przez ON4UN dla

dolnych pasm amatorskich). Uzwo-

jenia zawierały 2 razy więcej zwo-

jów (2 x 14) przewodu w cienkiej

izolacji z teflonu. Na wyjściu suma-

tora (Source) występuje impedancja

wynikająca z równoległego połą-

czenia obu impedancji dołączonych

do obu wejść (Load 1 oraz Load

2). Do standardowych impedancji

kabli koncentrycznych można się

dopasować, stosując dodatkowy

Rys. 3. Wnętrze plastikowej obudowy Z-54 (po zdjęciu pokrywki) z widocznymi gniazdami
koncentrycznymi wejścia i dwóch wyjść, autotransformatorem na wejściu (przewód w zielo-
nej izolacji), transformatorem „magicznego T” (przewody w białej i pomarańczowej izolacji)
oraz opornikiem 100

Ω

Rys. 2. Schemat elektryczny „magicznego T”

Czytelników

pytających o antenę,

która jest w tle analiza-

tora anten KF na okładce

SR 11/06 informujemy,

że jest to zespół anten

wykorzystywany przez

Pawła SP7SP (antena

GPX-7 + duobander 7

i 10MHZ i dodatkowo

Yagi na 60MHz). Dzięku-

jemy Pawłowi SP7SP za

udostępnienie zdjęcia.