Menu

11. Huzalantennák

 

A huzalantennák (angolul:long wire = hosszú huzal) még az amatőrrádiózás hőskorában terjedtek el, ma azonban csak ritkán és rendszerint valamilyen különleges kivitelű formájával találkozhatunk olyan QTH-kon, ahol elegendő hely van ezeknek az ugyancsak nem kis méretű sugárzóknak a telepítésére. A huzalantennák idegen elnevezésében szereplő "hosszú" jelző ugyanis arra utal, hogy a sugárzó minden esetben hosszabb, mint az üzemi frekvenciának megfelelő hullámhossz, vagyis az antenna felharmonikusan van gerjesztve. A táplálás módjától és egyéb szerkezeti megoldásoktól függően Fuchs-antennának, V-antennának, rombusz-antennának stb. elnevezett huzalantennákat egységes szempontok alapján méretezik.

A huzalantennák legfontosabb erénye olcsóságuk és egyszerű kivitelük; helyigényük azonban igen nagy: minél hosszabb egy huzalantenna, annál nagyobb lesz az elérhető nyereség és annál élesebb lesz az irányítóhatás. A hosszúság ebben a vonatkozásban relatív fogalom, ugyanis mindig az üzemi hullámhosszra vonatkozik.

Huzalantennák méretezése az alábbi összefüggés alapján lehetséges:

 

ahol l a sugárzó hossza m-ben ;

n a sugárzón kialakuló félhullámok száma;

f az üzemi frekvencia MHz-ben.

A sugárzó hosszának növelésével a fő sugárzási irány egyre inkább közelíti meg az antenna hossz tengelyét. Ezzel párhuzamosan koncentrálódik a sugárzás a főnyalábban, azonban az antenna hosszának növelésével a melléknyalábok száma is nő. A 11.1. ábrán néhány különböző hosszúságú huzalantenna E síkbeli sugárzási jelleggörbéjét mutatjuk be.

Az ábrákon jól látható a melléknyalábok számának növekedése: ezek a melléknyalábok általában nem hátrányosak, mert a huzalantennának körsugárzó jelleget adnak: ezekben az irányokban közel akkora nyereség érhető el, mint a félhullámú sugárzóval, míg a főnyaláb irányában jelentős antennanyereséggel számolhatunk. Hozzájárul ehhez még az is, hogy a huzalantennának a nagyobb távolságok áthidalása szempontjából kedvező lapos sugárzása, vagyis kicsi H síkbeli sugárzási szöge van.

A 11.2. ábrán leolvashatjuk, hogy az antenna hosszával hogyan változik a decibelben kifejezett elméleti antennanyereség (I. görbe), a főnyaláb milyen szöget zár be az antenna tengelyével (III. görbe) és hogyan alakul az antenna sugárzási ellen állása (II. görbe).

Példa. Huzalantenna méretezendő a 20m-es sávra; a helyi adottságoknak megfelelően kelet-nyugat irányba mintegy 85m-es antenna telepíthető. Határozzuk meg:

a)      4λ-ás sugárzó pontos méretét;

b)      a főnyaláb irányában várható antennanyereséget;

c)      a sugárzási ellenállást, továbbá a főnyaláb irányát.

A sugárzó hosszát a (11.1) összefüggés alapján számolhatjuk: mivel a 4λ-ás sugárzón 8 félhullám alakul ki, ezért n=8; a 20m-es sáv közepének frekvenciáját 14,1MHz-nek véve, a sugárzó hossza:

 

11.1. ábra. Különböző hosszúságú vízszintes huzalantennák vízszintes síkbeli irányjelleggörbéi

(a) a sugárzó hossza=1λ; (b) a sugárzó hossza=2λ; (c) a sugárzó hossza=3λ; (d) a sugárzó hossza=4λ; (e) a sugárzó hossza=5λ

 

11.2. ábra. Huzalantenna nyereségének, sugárzási ellenállásának és a fő sugárzási iránynak változása a sugárzó hosszának függvényében:

I. görbe:

elméleti teljesítménynyereség változása a λ üzemi hullámhosszban kifejezett huzalhossz függvényében;

II. görbe:

az árammaximumban mért sugárzási ellenállás változása a λ üzemi hullámhosszban kifejezett  huzalhossz  függvényében;

III. görbe

a fő sugárzási irány és a sugárzó hossztengelye által bezárt szög változása a .üzemi hullámhosszban kifejezett huzalhossz függvényében

 

A 11.2. ábrából leolvasható, hogy a 4λ-ás antenna nyeresége 3dB lesz a főnyaláb irányában; sugárzási ellenállásként 130Ω adódik a II. görbéből: ez lesz az antenna talpponti impedanciája, ha árammaximumban tápláljuk.

A III. görbén leolvashatjuk az antenna tengelye és a főnyaláb által bezárt szöget: ez 26° lesz. A kelet nyugat irányban telepített antennánál, a 11.1.(b) ábra alapján a főnyalábok iránya:

270°+26°=296°;

270°-26°=244°;

90°+26°=116° és

90°-26°= 64°

Szöghű vetületű térkép birtokában könnyen meg határozhatjuk azokat a földrészeket, amelyeket az antenna segítségével jó hatásfokkal elérhetünk.

A 11.1. ábrán bemutatott irányjelleggörbék  csak ideális körülmények között alakulnak ki és a  gyakorlatban csak megközelíthetők. Legjobban a táplálás módja befolyásolja a jelleggörbét: különösen az egyik végén, tehát aszimmetrikusan táplált antenna jelleggörbéje torzul. A 11.3. ábrán egy  2λ-ás huzalantenna vízszintes E síkbeli irányjelleg görbéje látható, szimmetrikus és aszimmetrikus táplálás esetében. Az aszimmetrikusan táplált sugárzónál a jelleggörbe is aszimmetrikussá válik a főnyalábok a nyitott vég irányába tolódnak el, míg a betáplálás irányába mutató főnyalábok csökkennek. Ez a jelenség egyébként minden aszimmetrikusan táplált antennára jellemző.

 

11.3. ábra. 2λ-ás sugárzó vízszintes síkbeli sugárzási irányjelleggörbéje szimmetrikus és aszimmetrikus tápláláshoz

 

A jelleggörbe további módosítása érhető el, ha a sugárzót úgy feszítjük ki, hogy a vízszintessel kisebb-nagyobb szöget zár be (11.4. ábra). Ez a körülmény a H síkbeli függőleges sugárzási szöget módosítja. Ha az antenna nyitott vége felé lejt, vagy ha a talajszint ebben az irányban lejt (11.4. ábra), akkor a rövidebb amatőrsávokban, a nyíl  irányában néha meglepően jó DX-eredmények érhetők el.

Mint ugyanis a 2. fejezetben kimutattuk, a nagy távolságú összeköttetések szempontjából az antennák függőleges síkbeli sugárzási szöge döntő jelentőségű: ettől függ az ionoszferikus reflexióval áthidalható maximális távolság.

 

11.4. ábra. Lejtősen vagy lejtős talajszint felett telepített sugárzó

 

Minél laposabb ez a szög, annál kedvezőbb reflexiós viszonyok alakulnak ki. A huzalantennák sugárzási szöge kicsi, különösen akkor, ha a talajszinttől minél távolabb, vagyis minél magasabban telepítjük azokat. Így pl. egy 2λ magasságban kifeszített huzalantenna  függőleges síkbeli sugárzási szöge 10° lesz; ha az  antennát 0,5λ magasságban telepítjük, a sugárzási szög már 35° lesz. Az alacsonyan telepített huzal antennák fent tárgyalt lejtős kialakításával éppen ezt a sugárzási szöget lehet csökkenteni, és ezzel a nagyobb frekvenciás sávokban kedvezőbb eredményeket elérni.

 

A teljeshullámú V-dipólus

Tartalom

Az L-antenna, mint többsávos antenna