Menu

15.4.1. A cubical quad

 

Minta DX-forgalom irányhatású antennája, a cubical quad határozott hírnévre tett szert az amatőrök körében. Változatos felépítését a 15.8. ábrán láthatjuk. A táplált hurok egy quadelem a 15.2.(a) ábra szerint. Ettől A=(0,08...0,25)λ távolságra még egy ugyanilyen huzalnégyszögre bukkanunk; az utóbbit azonban többnyire egy hangolócsonk felhasználásával úgy szokás beállítani, hogy reflektor módjára viselkedjék. Ez a csonk további induktivitást képvisel, és létrehozza a reflektornak megfelelő működéshez szükséges induktív fáziseltolást. Előnye, hogy a változtatható helyű áthidaló rövidzárral nagyon pontosan be lehet állni a lehető legnagyobb hátrasugárzási csillapításra. Újabban azonban egyre gyakoribbá válik a csonk nélküli, önmagában zárt huzalnégyszögnek megfelelő alakú reflektor, ugyanis közben már elég pontosan meg lehetett állapítani a legkedvezőbb reflektorhatás eléréséhez szükséges oldal hosszak nagyságát.

 

15.8. A cubical quad felépítési vázlata

 

Az antenna tartószerkezetének kialakítására több lehetőségünk van. Ha 10 vagy 15m hullámhosszra egysávú quadelemet akarunk készíteni, beérhetjük csomómentes, impregnált falemezekkel és kör keresztmetszetű rúdanyaggal, egy kevés vasborítással. A 20 m-es quad tartóit bambusznádból kell elkészíteni, hogy kisebb legyen a súlyuk, ne törjenek, és rugalmasak legyenek. Ennél is jobbak erre a célra az üvegszállal erősített poliészterrudak, amelyekből a horgászrudak készülnek. A tartó állványokra különböző megoldásokat a 18.8. és a 18.9. alfejezetben ismertetünk. Ugyanitt egyúttal tanácsokat is adunk az állványok elkészítéséhez.

15.9. ábra. Konstrukciós javaslat az egyszerű cubical quad kialakítására:

(a) elölnézet; (b) oldatnézet

 

A 15.9. ábrán az egyszerű, rombusz alakú cubical quad szerkezeti felépítésére adunk egy megoldást. Ugyanígy építhetjük meg az egyik oldalára fektetett, négyzetes alakú antennát is, ha a tartókarokat 45°-kal axiálisan elforgatjuk, és a vízszintes szakasz közepén jelöljük ki a táppontot. Az utóbbi felépítés kedvezőbb sugárzási viszonyokat teremt, ezért szinte kizárólagossá vált a használata. Műanyag zsinóros kifeszítéssel megnövelhetjük a konstrukció stabilitását. Még jobbak az üvegselyemmel beszőtt feszítőzsinórok, mert nem nyúlnak. A műanyag rúdanyagból vagy bambusznádból elkészített szigetelők nélkül lehet rászerelni az antenna huzalt. Könnyűfém, csövekből is elkészíthetjük azonban a tartókarokat, és végükre körülbelül 20cm hosszú műanyag szigetelőket szerelhetünk.

Az antennához felhasznált rézhuzalok vagy litze huzalok átmérője különösebben nem befolyásolja az antenna elektromos működését. Mechanikai okok miatt azonban legalább 1,5mm-re ajánlatos venni a huzalok átmérőjét. A litze-huzal hajlékonyabb, jobban lehet vele bánni. Az alkalmazandó huzalokon vagy litzéken műanyag burkolat is lehet.

Mint a 15.1. alfejezetben láttuk, a rezonáns egész hullámú quadelem kerületének nagyobbnak kell lennie a hullámhossznál. A cubical quad táplált elemére vonatkozólag a rezonancia hullámhosszhoz képest 1,015...1,020 hosszabbítási tényezővel számolhatunk. A reflektorelem kerülete megegyezhet a táplált elem kerületével, de ebben az estben egy hangolócsonkkal meg kell hosszabbítanunk indukció útján. Újabban azonban inkább elhagyjuk ezt a hangolócsonkot, és ténylegesen megnöveljük a reflektor kerületét. Ez esetben a reflektor kerületének hossza 1,113,. A cubical quad rezonancia méretezésére itt közölt képletek a rövidhullámok egész tartományában felhasználhatók az antennák méretezésére.

 

Táplált elem

 

Reflektor elem

 

 

 

 

Az f frekvenciát MHz-ben kell behelyettesíteni. A reflektor A távolsága aránylag csekély mértékben befolyásolja a rendszer antennanyereségét. Az elérhető legnagyobb nyereség 5,7dB, az ennek megfelelő távolság: A = 0,12λ. Ha ehhez képest növeljük vagy csökkentjük a reflektor távolságát, az antennanyereség csak lassan csökken, úgyhogy például 0,08λ vagy 0,22λ távolsággal még 5,2dB-re számíthatunk.

A legnagyobb antennanyereségnek megfelelő 0,12λ, reflektortávolsággal megvalósított cubical quad sugárzási ellenállása kereken 70Ω, de ehhez az is szükséges, hogy a talaj fölött λ/2 magasságban legyen az antenna. Ha például lecsökkentjük ezt a magasságot a hullámhossz negyedére, a sugárzási ellenállás körülbelül 40Ω-ra csökken. Nagyon kedvező az A=0,1λ távolság, mert ebben az esetben 5,6dB antennanyereséggel 60Ω talpponti ellenállást kaphatunk, és így egy 60Ω-os koaxiális kábellel közvetlenül táplálhatjuk az antennát. Ekkor persze aszimmetrikus tápvezetéket csatlakoztatunk a szimmetrikus cubical quadhoz, és számíthatunk az ismert következményekre, nevezetesen a koaxiális kábelen a köpenyhullámokra; az iránydiagramban pedig kisebb "bandzsalításra" Ennek ellenére egyes amatőrök ragaszkodnak ehhez a közvetlen tápláláshoz, és a hátrányos következmények elhanyagolhatók maradnak.

A koaxiális tápkábel alkalmazásához kedvezőbb körülményeket teremt a 15.10. ábra szerinti gam ma-illesztés (lásd a 6.3. alfejezetben). Itt a táplált elemis egy önmagában zárt huzalnégyszög.

 

15.10. ábra. Táplált négyzetes (quad-) elem gammaillesztéssel

 

A gamma match révén pontos illesztést kap a kábel, a szükséges szimmetria átalakítás is megvan, egyúttal kompenzáljuk a sugárzási ellenállásban az antenna környezetének minden hatását. A gamma tagot körülbelül 2 mm átmérőjű huzalból készíthetjük el. Az antennavezető felé egy kis műanyag betéttel rögzítjük a D távolságot, mégpedig úgy, hogy ne legyen 50mm-nél nagyobb. A beállítások elvégzése után kicserélhetjük a forgókondenzátort egy megfelelő kapacitásértékű, nem változtatható kondenzátorra. Az egyes amatőrsávokra a 15.1. táblázatban közöljük a gamma-tag ajánlott L hosszát, és azt is, hogy mekkora legyen a C forgó kondenzátor legnagyobb kapacitásértéke.

 

15.1. táblázat. Méretezési adatok a 15.8. és a 15.9. ábra szerinti cubical quad antennához

Amatőrsávok

20 m

14 100 kHz

15 m

21 200 kHz

10 m

29 000 kHz

Méretek a reflektorcsonkkal

ls oldalhossz

lr oldalhossz

A reflektorcsonk hossza

5,40

5,40

1,50

3,60

3,60

1,00

2,62

2,62

0,70

Méretek rezonáns reflektorral

ls oldalhossz

lr oldalhossz

 

 

5,40

5,92

 

3,60

3,92

 

2,62

2,88

 

Az antennaelemek A távolsága

0,08λ (GH"5,2dB; ZH"45Ω)

0,10λ (GH"5,6dB; ZH"60Ω)

0,12λ (GH"5,7dB; ZH"72Ω)

0,15λ (GH"5,6dB; ZH"85Ω)

0,20λ (GH"5,4dB; ZH"110Ω)

 

 

1,83

2,25

2,68

3,20

4,25

 

 

1,22

1,50

1,79

2,12

2,83

 

 

0,91

1,12

1,33

1,60

2,12

A 15.10. ábra szerinti gamma-illesztés méretet

L hossz

C kapacitás

 

 

0,90

100pF

 

 

0,70

75pF

 

 

0,46

50pF

Minden hosszméret méterben értendő

 

A cubical quad antenna kipróbált méretezési adatait is közöljük a 15.1. táblázatban, és a hangolható reflektorral ellátott antennákon kívül itt olyan változatokat is figyelembe vettünk, amelyek rezonáns reflektorelemet tartalmaznak.

A cubical quad rövidhullámú változataira régebben megadott, rendkívül nagy (11dB-t is elérő) antennanyereségek minden bizonnyal hibás méréseken alapulnak, például távolsági forgalomban kapott hangerősségeket hasonlítottak össze az illetők, vagy esetleg ismeretlen inhomogenitások (talán visszaverődések) voltak a környezetben, és ezek meghamisították a méréseket. Mint tudjuk, a rövidhullámú antennákon rendkívül nehéz ab szolút nyereségméréseket végezni; az amatőr, alig ha képes a szükséges magasságban felszerelni az antennát, vagy a megfelelő homogén térről gondoskodni a helyszínen. Egyszerűbben érjük el célunkat úgy, hogy méteres vagy deciméteres hullámokra méretezzük az antennát, és ezen a változaton végezzük el a mérést. A modelltörvény lehetővé tesz ilyen eljárást. Ily módon abszolút megállapításokat tehetünk, és eredményeink rövidhullámon is teljes mértékben érvényesek lesznek. Arra vonatkozólag azonban, hogy a távolsági forgalomban gyakorlatilag mennyire lesz alkalmazható a rövidhullámú antenna, ezek az abszolút nyereségadatok nem sokat árulnak el. Mint a 2.2.2. és a 3.2.2. pontokban elmagyaráztuk, a távolsági terjedés az ionoszférában bekövetkező visszaverődéseken alapul, és elsősorban az a fontos itt, hogy minél nagyobb legyen az ugrástávolság. Ebből az következik, hogy minél kisebb értéken kell tartani a H síkban a fősugár függőleges emelkedési szögét.

Az egymás fölé helyezett elemekből álló és vízszintesen polarizált emeletes antenna nyalábot képez a H síkban, és a függőleges síkban kisebb emelkedési szögben sugároz, mint az ugyanakkora nyereségű és ugyanabban a magasságban felszerelt egyszintes antenna. A cubical quad mechanikailag még jól megvalósítható emeletes antenna a rövid hullámok tartományában (a DX-sávokra), és mint irányhatású antenna elforgathatóan is megépíthető.

Az vitathatatlan, hogy a rövidhullámú távolsági forgalomban legalább olyan előnyösen alkalmaz ható a cubical quad is, mint a nagyobb nyereségű háromemeletes Yagi-antenna. Gyakorlatilag a DX forgalomban sokszor egészen nagy eltérések mutatkoznak a cubical quad javára, aminek kizárólagos oka, hogy a függőleges síkban aránylag kicsi a fő sugárnyaláb emelkedési szöge, vagyis nagy az ugrástávolság.

 

 

Reflektoros egészhullámú hurok

Tartalom

A ringbeam