Menu

17. Rövidített elemekkel működő irányhatású antennák

 

A szokásosnál kisebb méretű iránysugárzók fokozódó érdeklődést váltanak ki az olyan amatőrök körében, akik helyhiány vagy más okok miatt nem engedhetik meg maguknak a terjedelmes  normal beam" megépítését. Különböző olyan konstrukciók ismeretesek, amelyek kisebb vagy nagyobb mértékben rövidített elemekkel működnek, és az amatőrzsargonban általában a mini beam vagy - ha különösen kicsinyek a méretek vestpocket beam (mellényzsebbeam) nevet kapták.

Elvileg minden antennát mechanikailag tetszés szerint rövidíthetünk, ha közben valamilyen módon arról is gondoskodunk, hogy pótoljuk a rövidítés folytán elveszített induktivitást és kapacitást, és ezáltal megtarthassuk az antenna eredeti rezonanciáját. A legtöbb esetben valamilyen induktivitással kompenzáljuk az antenna geometriai rövidítését oly módon, hogy egy árammaximum helyén vagy a közelében beiktatunk az antennába egy tekercset vagy vezetékdarabot. Ritkább esetekben kapacitív kompenzálást alkalmazunk, vagyis le mezanyagból tárcsát vagy más, nagy környezeti kapacitású alakzatot vágunk ki, és mint végkapacitást a sugárzó végén, a feszültségmaximum pontjában helyezzük el.

A sugárzó természetes hosszának csökkentése kisebb-nagyobb mértékben mindig rontja az antenna tulajdonságait; ha nem így volna, nem is okozhatna különösebb gondot az antenna. Az antenna rövidítése mindenekelőtt az antennanyereséget és a sávszélességet csökkenti.

Egy gyakorlati szabály szerint a sávszélesség és a sugárzási ellenállás a rövidülés négyzetével csökken. Ez azt jelenti, hogy amikor például kétharmadára csökkentjük egy dipólus természetes hosszát, az eredeti értéknek körülbelül a négy kilencedére csökken a sugárzási ellenállás és a sáv szélesség.

Az antennanyereség elsősorban azért csökken, mert egy tekerccsel helyettesítettük a sugárzóelem egyik szakaszát, és a tekercs térbelileg sokkal kisebb sugárzási teret hoz létre maga körül, mint a meg szüntetett vezetékszakasz. Ily módon végeredményben összébbhúzódik az antenna körül az elektromágneses tér, és most már csak kisebb hatékonysággal lehet kisugározni az energiát. A vételi oldalon csak a hatásos felületének megfelelő energiát képes kivenni az antenna vezetője á környező elektromágneses térből. Minthogy pedig az antenna térbeli megrövidítése a hatásos felület csökkentésével egyenértékű, nyilvánvalóan csökkennie kell a felvett vételi energiának is.

A gyengébb kisugárzási és a kisebb hatásos felület a sugárzási ellenállás csökkenésével van kapcsolatban. Ezáltal ugyanis beszűkül a sáv és (a nagy áramok következtében) megnőnek a réz veszteségek. A parazita-elemekkel működő irány hatású antennának egyébként is kicsi a sugárzási ellenállása, és az elemek rövidítésével például 5Ω-ra is lecsökkenhet. Ha a ― nagyrészt a hosszabbító tekerccsel előidézett ― veszteségi ellen állás szintén 5Ω (nagyon is reális érték!), a hatásfok már csak 50%. Hogy ezeket a járulékos rézveszteségeket minél kisebb értéken tarthassuk, a hosszabbító tekercsben rendkívül nagy jósági tényezőre van szükség. Kis sugárzási ellenállás esetén különösen nagy az áramerősség az áram hasban (az árammaximum helyén), ezért a hosszabbító tekercs vezetőjétől lehetőleg nagy felületet és igen nagy vezetést követelünk meg (a szkin hatás miatt). A tekercs helyének eltolásával nem sokra megyünk, mert ebben az esetben csökken a hosszabbító hatás, vagyis több menetet kell be iktatni, tehát végső fokon nem is lesznek kisebbek a veszteségek.

A beiktatott hosszabbító tekercs ezenkívül eltorzítja a sugárzó mentén a szinuszos áram-és feszültségeloszlást, ezáltal rontja az irányhatást. A térbeli rövidítés egyetlen tulajdonságot nem érint az iránysugárzóban: a hátrasugárzási csillapítást. Ha a hatásfoknak nincs különösebb jelentősége, a kis méret és az iránymeghatározó képesség viszont nagyon fontos (például a rókavadászaton), előnyös lehet a rövidített antenna. A mozgó állomások rövidhullámú antennáját szinte mindig hosszabbító tekerccsel kell rezonanciára bírnunk, és amikor már semmilyen lehetőségünk nincs a tel jes hosszúságú iránysugárzó kiépítésére, a mini beam még mindig jobb,mint valamilyen más segéd antenna.

 

17.1. ábra. Csökkentett hosszúságú, 40 m-es antenna elem és a hosszabbító hurok

 

Az árammaximumban alkalmazott hosszabbító tekercset jól lehet pótolni a lineáris hosszabbító elemekkel, amire jó bizonyíték a Hy Gain cég által gyártott 40 m-es beam a maga rövidített elemeivel. Ennek az antennának a táplált elemét a 17.1. ábrán látjuk. A hajtű alakú hosszabbító hurok ― egy körülbelül 2mm vastag rézhuzal ― beiktatásával elérjük, hogy a félhullámú antennaelem teljes hossza a 40 m-es sávban 20,50 m helyett kereken 13,50 m, vagyis a normális hosszra vonatkoztatva körülbelül 65%-os a rövidülés. A lineáris hosszabbító szakaszok aránylag kisebb veszteségeket okoznak, mint a szokásos hosszabbító tekercsek; a sugárzási ellenállás csökkenése kisebbnek tűnik, mert az ily módon rövidített kételemes iránysugárzóra megadott állóhullámarány a 40 m-es sáv teljes szélességében kisebb 2-nél.

Rövidítő végkapacitásokat tetőkapacitás alakjában többnyire a függőleges sugárzókon szokás alkalmazni. A vízszintes helyzetű, elforgatható iránysugárzókon azért ritkák, mert megnövelik a végeken a súlyt, és ezáltal mechanikailag túlságosan nagy igénybevételt idéznek elő (emelőhatás! ).

 

  

Faszerkezet, mint az antennaelemek tartója
Tartalom

A VK2AOU-féle miniatűr beam