Krótkofalowiec
Korespondencyjny Kurs Krótkofalarski (4)
łączności, w płaszczyz
nie poziomej pu zamkniętego, najczęściej stosowane
W poprzednich odcinkach
ma dookólną charakterystykę promie- w zakresie KF. Mają one znormalizo-
poznaliśmy podstawowe niowania. Najprostsza ćwierćfalowa waną impedancję promieniowania (50-
antena GP składa się z promiennika 75&! dipole otwarte, 300&! dipole za-
układy elektroniczne oraz
oraz z trzech lub czterech przeciwwag, mknięte), co eliminuje konieczność sto-
które stanowią sztuczną płaszczyznę sowania odrębnego dopasowania do li-
części składowe urządzeń
ziemi o długościach /4. Rezystancja nii zasilającej i umożliwia zasilanie ty-
nadawczo-odbiorczych
promieniowania takiej anteny wynosi - powym kablem telewizyjnym.
w zależności od średnicy radiatora - Charakterystyka promieniowania di-
(radiostacji). W tym
30...35&!. W celu dopasowania do kab- pola półfalowego w płaszczyz
nie po-
odcinku zajmiemy się la o typowej impedancji 50&! rozgina ziomej ma kształt ósemki z maksimum
się przeciwwagi do dołu pod kątem przypadającym w kierunkach prosto-
antenami - niezbędnymi
135 stopni (pozwala to wyeliminować padłych do anteny. Długości dipola
konieczność stosowania dodatkowych wylicza się ze wzoru:
częściami składowymi
transformatorów dopasowujących).

każdego urządzenia
Anteny poziome to z reguły dipole
l= Å" k
półfalowe (/2) typu otwartego oraz ty- 2
radiowego, oraz
propagacjÄ….
Anteny
Antena jest to urządzenie służące do
zamiany energii fal elektromagnetycz-
nych na napięcie w.cz. (w przypadku
odbiornika) lub odwrotnie, do zamiany
napięcia na falę elektromagnetyczną (w
przypadku nadajnika). Często większy
zasięg można osiągnąć przy dobrym
systemie antenowym i nadajniku o ma-
łej mocy, niż przy złej antenie i mocy
nawet kilkuset watów.
W skład każdego systemu antenowe-
go wchodzÄ…:
- część promieniująca, zwana pro-
miennikiem lub radiatorem,
- linia zasilajÄ…ca (kabel antenowy - fi-
der),
- układ dopasowania anteny do nadaj-
nika (często pomijany ze względu na
znormalizowanÄ… impedancjÄ™ 50, 75
czy 300&!).
Zadaniem promiennika jest wypro-
mieniowanie w przestrzeń dostarczo-
nej do niego energii w.cz. Promiennik
charakteryzuje się zakresem częstotli-
wości, impedancją wejściową, polary-
zacją, współczynnikiem kierunkowoś-
ci, zyskiem, wymiarami.
Wymiary anten zależą od częstotli-
wości fali (lub - inaczej mówiąc - od jej
długości). Pomiędzy długością fali []
a częstotliwością [MHz] zachodzi ścis-
Å‚y zwiÄ…zek:
 = 300/f
Anteny krótkofalarskie można po-
dzielić pod względem polaryzacji na:
- pionowe (ground plane),
- poziome (dipol, Yagi...).
Antena ground plane ( GP ) bywa
stosowana najczęściej na UKF. Jest
prosta i bardzo skuteczna do dalekich Rys. 1. Podstawowe typy anten KF i UKF i ich charakterystyki kierunkowe
44
Kwiecień 2003 Świat Radio
Krótkofalowiec
gdzie pracować na wszystkich podstawo- - niewłaściwa impedancja przewodu
l - długość promiennika [m], wych pasmach KF, np. typu W3DZZ antenowego;
 - długość fali [m], czy G5RV, jednak należy zdawać sobie - nieprawidłowo wykonany promien-
k - współczynnik skrócenia zależny od sprawę, że posiadają one gorsze para- nik (zbyt długi lub zbyt krótki);
rezystancji promieniowania (smukłości metry niż anteny jednopasmowe. - niedopasowanie fidera do anteny.
dipola) - zawiera się w zakresie Linia zasilająca ma za zadanie do- Drugim ważnym parametrem linii
0,86...0,98. prowadzenie do części promieniującej zasilającej jest tak zwany współczynnik
W zakresie UKF stosuje się również anteny energię w.cz. z możliwie naj- skrócenia, który określa długość fali
anteny dipolowe, tak zwane Yagi, mniejszymi stratami. W praktyce naj- w dielektryku (k). Dla kabla współosio-
w skład których wchodzą następujące częściej stosuje się linię współosiową wego z pełną izolacją k=0,66, zaś
elementy: o impedancji 50 lub 75&!, płaskie linie z izolacją spienioną k=0,8...0,85. Zna-
- wysięgnik, dwuprzewodowe symetryczne o impe- jomość tego współczynnika jest po-
- jeden lub więcej reflektorów, dancji 300&! (200...600&!). Jednym trzebna przy budowie transformatorów
- jeden lub więcej direktorów, z ważniejszych parametrów linii zasila- i symetryzatorów antenowych.
- radiator, jącej jest jej impedancja charakterys- Większość Czytelników - uczestni-
- system umożliwiający przekazywa- tyczna, zwana opornością falową Zo. ków naszego kursu - z pewnością bę-
nie energii (dopasowanie gamma, do- Jest to stosunek napięcia do prądu bieg- dzie poszukiwać opisów wykonania
pasowanie beta, symetryzator). nącej przez linię fali. Po zamknięciu anten na pasmo 2m, aby po zdanym
Radiator działa tak, jak zwykły dipol linii na końcu rezystancją R = Zo w li- egzaminie uruchomić się na UKF.
półfalowy: otrzymuje z nadajnika prąd nii wystąpi tylko fala bieżąca, czyli cała Z myślą o nich na rysunku 2 przedsta-
wielkiej częstotliwości, a jego wielkość energia przesłana przez linię zostanie wiono konstrukcję trzech anten na pas-
jest dopasowana do częstotliwości pra- wydzielona na rezystancji. W przypad- mo 145MHz, które mogą być wykona-
cy. Pozostałe elementy, direktory i re- ku, kiedy impedancja charakterystycz- ne dosłownie w kilka minut, a zapew-
flektory, są nazywane elementami bier- na linii jest różna od R, w linii wystąpi nią łączności nie tylko lokalne. Warto
nymi. fala stojąca, zaś część energii zostanie pamiętać o takich antenach również na
Poszczególne elementy anteny Yagi odbita od anteny. Im większe będzie wakacjach, kiedy skuteczność anten ty-
odbierają część energii emitowanej niedopasowanie, tym większa fala sto- pu helical może okazać się za mała,
przez radiator, a ponieważ nie są z ni- jąca wystąpi w linii i tym większy bę- aby nawiązać łączność np. z domo-
czym połączone, reemitują ją z powro- dzie współczynnik odbicia. Współ- wym QTH. Anteny te mogą być skon-
tem. W zależności od wzajemnego po- czynnik fali stojącej (WFS) jest zawsze struowane z materiałów, jakie aktual-
łożenia danego elementu względem ra- większy od 1 i jest równy stosunkowi nie mamy pod ręką (drut, linka mie-
diatora, ta wspólna emisja w danym obu impedancji: dziana, rurka mosiężna lub duralumi-
kierunku albo się dodaje, albo odejmu- WFS = Zo/Z lub WFS = Z/Zo niowa, płaskownik, odcinek energe-
je. Efekt ten nazywa się zyskiem Współczynnik fali stojącej można tycznego kabla sektorowego itp.) i na
i określa własności kierunkowe anteny. określić przy pomocy specjalnego dodatek bez użycia specjalnych narzę-
Elementy bierne mają inne wymiary miernika, zwanego reflektometrem. dzi - wystarczy nóż do odizolowania
niż radiator (direktory są zawsze krót- Im WFS jest większy, tym większa i przycięcia przewodu.
sze od radiatora o około 5%, natomiast jest moc odbita wracająca do nadajni- Do wykonania ćwierćfalowej anteny
reflektory dłuższe o około 5...10%). ka, przekształcona zazwyczaj w ener- pionowej (o dookólnej charakterystyce)
W praktyce, szczególnie w zakresie gię cieplną. W wyniku tego zjawiska wystarczy koncentryczny kabel o impe-
KF, oprócz prostych dipoli stosuje się może dojść do uszkodzenia tranzysto- dancji 50...75&!, np. telewizyjny (w za-
również inne anteny poziome: rów nadawczych oraz pojawić się mo- leżności od impedancji wyjścia anteno-
- long wire ( L ; długość jej liczy się gą interferencje zakłócające odbiór te- wego transceivera). Z końca kabla kon-
w odcinkach półfalowych. Może pra- lewizyjny i radiowy. centrycznego na długości 49cm zdej-
cować w zasadzie na dowolnej częs- Przyczynami niedopasowania wy- mujemy izolację oraz oplot ekranujący,
totliwości (z dodatkowym układem wołującego zbyt duży WFS mogą być: a następnie na dolną część ekranu na-
dostrojeniowym), jednak ze względu - wadliwe połączenie przewodu ante- suwamy miedzianą lub mosiężną rurkę
na znikome tłumienie zakłóceń są nowego z masą lub z wtykiem; o średnicy około 20...30mm (tak zwany
wykorzystywane stosunkowo rza-
dko);
- Windom (zbliżona do dipola, z tym
że nie jest zasilana w środku; działa
jako wielozakresowa na parzystych
harmonicznych częstotliwości pod-
stawowej);
-  odwrócone V ( Inverted V ; obli-
cza się ją jak podwójnie półfalową);
- pętlowa  Delta (kształt trójkąta);
-  kwadrat .
Dwie ostatnie anteny są używane na
niskich pasmach amatorskich. Długość
boku otrzymuje siÄ™, dzielÄ…c otrzymanÄ…
z obliczenia całkowitą długość anteny
przez 3 (4). Trzeba potem dokładnie
skorygować długość jej ramion (aby
uzyskać możliwie najlepszy WFS).
Oprócz prostych anten jednopasmo-
wych krótkofalowcy chętnie wykorzys- Rys. 2. Sposób wykonania dwóch
tują anteny wielopasmowe, które mogą najprostszych anten na 145MHz
45
Świat Radio Kwiecień 2003
Krótkofalowiec
rękaw). Następnie oplot kabla lutujemy sywności czynników jonizujących,
do brzegu rurki (rękawa). Jeżeli ktoś jest szczególnie dobowej. W ciągu dnia wy-
na tyle zdolny, to zamiast rurki może różnia się cztery warstwy: D (60-90km),
po zdjęciu izolacji z kabla odsłonięty E (100-120km), F1 (180-240km, istnieje
ekran (oplot) ostrożnie wywinąć, a na- tylko latem), F2 (230-400km, dość nie-
stępnie naciągnąć do dołu - rękaw bę- stabilna). Nocą warstwy D i F1 zanika-
dzie wtedy z ekranu i nie będzie po- ją, a pozostałe warstwy wykazują włas-
trzeba dodatkowej rurki oraz lutowa- ności słabsze niż za dnia.
nia. W każdym razie odsłonięte miejs- Zasadniczo fale radiowe odbijają się
ce ekranu należy zabezpieczyć, np. ży- od jonosfery. Wiry i wiatry jonosferycz-
wicą epoksydową czy klejem Distal, ne, związane z oddziaływaniem mas
celem uniknięcia wsiąkania wody pod Słońca i Księżyca, powodują dodatko-
ekran. Oczywiście całą tę antenę moż- wo rozproszenie fal. Częstym zjawis-
na umieścić wewnątrz rurki izolacyj- kiem są odbicia fal od zjonizowanych
nej, zamkniętej od góry przed wodą, co śladów przejścia meteorów (czasem
dodatkowo usztywni naszą konstrukcję. sięgających w dół do stratosfery).
Antena pierścieniowa jest jeszcze Przejście fal elektromagnetycznych
prostsza od poprzedniej, tutaj wystar- przez jonosferę jest uzależnione od
czy odcinek drutu miedzianego (w izo- Rys. 3. Drogi fal UKF w warstwach
długości fal i kątów padania na po-
lacji lub bez) o długości 2m, zwinięty wierzchnię jonosfery.
atmosfery ziemskiej
w okrąg. Przy zasilaniu anteny u dołu Fale długie, wskutek bardzo małego
(jak na rysunku) uzyskuje się polaryza- tłumienia w gruncie, który dla tego za-
cjÄ™ poziomÄ… i charakterystykÄ™ promie- kresu zachowuje siÄ™ praktycznie jak
niowania w płaszczyz
nie poziomej, przewodnik, oraz dużej dyfrakcji, roz-
zbliżoną kształtem do ósemki, z maksi- chodzą się w postaci fali powierzchnio-
mami przypadającymi w kierunkach wej na dość duże odległości. Jednakże
prostopadłych do anteny. Chcąc zmie- w dalekosiężnej komunikacji na falach
nić polaryzację anteny na pionową, długich wykorzystuje się falę jonosfe-
wystarczy odwrócić ją o 90 stopni, aby ryczną. Zasięg łączności na falach dłu-
zasilanie wypadło z boku pierścienia, gich wzrasta w nocy, co wynika z fak-
a nie z dołu. tu, że tłumienie tych fal przez warstwę
Rys. 4 Odbicie od jonosfery
O skuteczności anteny, niezależnie E jonosfery jest mniejsze, niż tłumienie
od typu, decyduje wysokość zainstalo- ich przez warstwę D, która w nocy za-
wania - im wyżej, tym lepsze efekty. Troposfera rozciąga się od powierz- nika.
chni Ziemi do wysokości od około O zasięgu na falach średnich
Propagacja fal radiowych 10km nad biegunami do 18km nad w dzień decyduje fala powierzchnio-
O ile przetwarzanie informacji na równikiem. Charakteryzuje się ona sta- wa.
sygnały, transmisja sygnałów, a także łym składem powietrza i spadkiem tem- W nocy na falach średnich zdarza
ich odbiór i odtwarzanie zależą od peratury z wysokością. się czasem tzw.  efekt luksemburski ,
układu i konstrukcji urządzeń przezna- Propagacja fal w troposferze jest sil- polegajacy na tym, że jedna fala prze-
czonych do tych celów, to warunki pro- nie uzależniona od zjawisk meteorolo- jmuje modulację innej, w rezultacie
pagacji fal radiowych są zależne od gicznych. Fale radiowe mogą być tłu- czego jej modulacja staje się mieszanką
wielu czynników nie dających się regu- mione i rozpraszane w stopniu zależ- obu, niekiedy z przewagą tej prze-
lować. nym od zakresu. Może w niej zacho- chwyconej.
Do rozpatrywania właściwości pro- dzić refrakcja, czyli odchylenie toru fali Zasięg łączności na fali powierzch-
pagacyjnych fal radiowych jest przydat- od linii prostej. niowej maleje wraz z długością fali.
ny podział fal w zależności od długości Jonosfera jest znacznie bardziej Zasięg fali powierzchniowej w za-
(tab. 1). skomplikowanym mechanizmem. Jest kresie fal krótkich jest niewielki: od kil-
Zasadniczy wpływ na rozchodzenie ona mocno zjonizowaną przez promie- kudziesięciu kilometrów od nadajnika
się fal radiowych ma budowa atmosfery niowanie słoneczne częścią atmosfery (fale rzędu 100m) do kilku kilometrów
oraz zjawiska w niej zachodzące. Tylko znajdującą się powyżej 60 km nad po- (fale rzędu 10m). Jednakże fale krótkie
w niektórych przypadkach mamy do wierzchnią Ziemi. Oprócz Słońca, mogą się odbić (raz lub wielokrotnie)
czynienia z propagacją fal w przestrzeni czynnikami jonizującymi są promienio- od jonosfery i od Ziemi, umożliwiając
swobodnej (okołoziemskiej). W wielkim wanie kosmiczne i pył kosmiczny na fali jonosferycznej łączność o zasię-
uproszczeniu w atmosferze można wy- wchodzący w kontakt z atmosferą. gu ogólnoświatowym. Fale krótkie są
różnić dwie istotne dla radiokomunika- W jonosferze wyróżniono szereg odbijane głównie przez warstwę F2, ale
cji warstwy: troposferę i jonosferę, prze- warstw o różnych właściwościach. Ich okresowo także inne (E i F1), w tym war-
dzielone dość obojętną stratosferą. grubość zmienia się zależnie od inten- stwy występujące sporadycznie. Stan
i ilość warstw jonosfery zależy od kąta
Tab. 1. Podział fal w zależności od ich długości
padania promieni słonecznych oraz od
aktywności słonecznej, dlatego też
zakres długości fal częstotliwości
w różnych przedziałach czasu warunki
fale bardzo długie powyżej 20km poniżej 15kHz
propagacyjne na obu końcach zakresu
fale długie 20km-3km 15-100kHz
fal krótkich mogą ulegać zmianom.
fale średnie 3000m-200m 100-1500kHz
W praktyce zdarza siÄ™ odchylenie
fale pośrednie 200m-100m 1,5-3MHz
rzeczywistej drogi fal krótkich od trasy
fale krótkie 100m-10m 3-30MHz
najkrótszej (ortodromy). Zjawisko to
fale ultrakrótkie 10m-1m 30 - 300MHz
nazywamy propagacjÄ… pozaortodromo-
mikrofale poniżej 1m powyżej 300MHz
wÄ…. Spowodowane jest ono zmianami
46
Kwiecień 2003 Świat Radio
Krótkofalowiec
wysokości warstw jonosferycznych
w obszarach wschodu i zachodu Słoń-
Przykładowe pytania egzaminacyjne (KKK 4)
ca - na przejściu pomiędzy obszarem
oświetlonym a strefą cienia następuje
1 Jaka jest zależność pomiędzy długością fali a częstotliwością?
nachylenie pułapu jonosfery. Odbicie
2 Co to jest i do czego służy antena?
od warstwy nachylonej powoduje cza-
3 Omów podstawowe elementy systemu antenowego.
sowe odchylenie toru fali. Podobnie
4 Jakie impedancje charakterystyczne antenowych linii przesyłowych są
dzieje się wskutek odbić od nachylonej
spotykane w praktyce?
powierzchni terenu w miejscu odbicia
5 Omów podstawowe typy anten.
fali od ziemi. Zmiany wysokości jono-
6 Wymień typy dipoli i ich impedancje falowe.
sfery wywołują dodatkowo efekt Dop-
7 Wymień kilka typów anten i podaj różnice między nimi.
plera.
8 Oblicz wymiary anteny dipolowej na częstotliwość 145MHz.
Poważne pogorszenia łączności na
9 Omów elementy składowe anteny Yagi.
falach krótkich są spowodowane przez
10 Omów rodzaje linii zasilających i ich podstawowe parametry.
burze jonosferyczne. Częstotliwość wy-
11 Co to jest współczynnik fali stojącej WFS?
stępowania burz jonosferycznych jest
12 Jak można określić współczynnik WFS?
zwiÄ…zana z przebiegiem jedenastolet-
13 Wymień podstawowe przyczyny występowania dużego WFS.
niego cyklu aktywności słonecznej
14 Wymień rodzaje propagacji fal radiowych.
- najwięcej w latach maksimum plam
15 Na czym polega troposferyczna propagacja fal radiowych?
słonecznych. Burza jonosferyczna trwa
16 Na czym polega jonosferyczna propagacja fal radiowych?
zazwyczaj od kilku godzin do paru dni,
17 Omów w skrócie propagację fal radiowych w zakresie UKF.
przeważnie jednak nie dłużej niż dwie
18 Omów w skrócie propagację fal radiowych w zakresie KF.
doby.
19 W jakim zakresie fal osiąga się największe zasięgi łączności?
Szczególnym rodzajem zaburzenia
20 W jaki sposób określa się propagację fal radiowych?
jonosferycznego jest zjawisko zaniku
Odpowiedzi na zaznaczone pytania prosimy przesłać na adres redakcji ŚR do
powszechnego, czyli zanik odbioru fal
końca kwietnia br.
krótkich na całej półkuli oświetlonej
przez Słońce.
Innym efektem charakterystycznym przebiega wtedy wzdłuż strefy półmro- frakcji, czyli załamaniu toru fali na kra-
dla fal krótkich jest zjawisko echa. Jego ku. Dla radiokomunikacji fonicznej zja- wędzi horyzontu czy wzniesień i bu-
z
ródłem jest zaleta tego zakresu fal, wisko echa jest dość szkodliwe, ponie- dynków, no i niekiedy dzięki odbiciom
czyli ogólnoświatowy zasięg. Fala z na- waż wielokrotne echa mogą znacznie od śladów meteorytów w atmosferze.
dajnika może docierać do odbiornika obniżyć jakość sygnału. W celu zwiększenia zasięgu łącz-
zarówno najkrótszą drogą jako sygnał Fale ultrakrótkie rozchodzą się w za- ności w zakresie UKF stosuje się prze-
bezpośredni albo jako sygnał pośredni - sadzie prostoliniowo, podobnie jak mienniki częstotliwości.
po okrążeniu Ziemi. A może to zrobić światło widzialne. Podlegają one odbi- Warunki propagacyjne można pro-
nawet wielokrotnie. Różnicy drogi syg- ciu od obiektów o dużej gęstości oraz gnozować m.in. po ilości plam na Słoń-
nałów bezpośredniego i pośredniego rozpraszaniu i tłumieniu w atmosferze cu. Bieżący cykl słoneczny osiągnął już
równej 1000km odpowiada różnica i innych ośrodkach. Gdyby stwierdze- swoje maksimum.
czasu odebrania sygnałów około 3 mi- nie takie było w stu procentach ścisłe, Wiele informacji na ten temat przed-
lisekund. Zjawisko echa występuje naj- ich zasięg powinien ograniczać się do stawił w swoich artykułach SP7HT.
częściej, gdy nadajnik i odbiornik znaj- horyzontu optycznego. W rzeczywis- Warto wiedzieć, że do bieżącej oce-
dują się w strefie zmiany pory doby (w tości zasięg fal ultrakrótkich jest więk- ny warunków propagacyjnych wyko-
strefie półmroku). Droga obu sygnałów szy dzięki refrakcji troposferycznej, dy- rzystuje się także sieć radiolatarni.
47
Świat Radio Kwiecień 2003