Menu

19.7. A DDRR-antenna

 

A szokásos kivitelezésű. sugárzók köréből teljesen kívül esik a DDRR-antenna. Egy újszerű megoldásról van itt szó, kidolgozója J. M. Boyer, W6UYH (DDRR az angol Directional Discontinuity Ring Radiator kifejezés rövidítése). Szerkezeti felépítését tekintve egy kör alakú vízszintes földelőlemez (körtárcsa) fölött H=0,007λ magasságban ugyancsak vízszintesen elhelyezett, gyűrű alakú sugárzóból áll (19.47. ábra). A gyűrű D átmérője 0,078λ, tehát kerületének hossza pontosan 0,25λ, úgyhogy a rövidülés és a végkapacitás fi­gyelembevételével negyedhullámú rezonanciát kapunk. A C1 forgókondenzátor lehetővé teszi a sugárzó frekvenciájának finombeállítását.

 

 

19.47. ábra. A DDRR-antenna vázlatos felépítése

 

Az ábrán feltüntetett koaxiális tápkábelhez gamma-illesztést alkalmazunk (lásd a 6.3. alfejezetet), és e kábel külső vezetőjét a földelőlemezzel kötjük össze. A belső vezető bekötéséhez megkeressük a gyűrűn azt a pontot, amelynek impedanciája megegyezik a kábel hullámellenállásával. E megcsapolási pont helyes kijelölésével bármilyen koaxiális kábelt a sugárzóhoz illeszthetünk.

Meglepő, hogy lényegében vízszintes elrendezése ellenére ez az antenna egyértelműen függőleges polarizációval sugároz. Körsugárzó révén a polarizáció és a sugárzási viszonyok szempontjából a negyedhullámú groundplane-antennának felel meg, jóllehet az utóbbi magassági kiterjedésének csak egy tört részét éri el. Rendkívül csekély szerelési magassága és csekély felületi kiterjedésénél fogva ez a DDRR-antenna a térbelileg korlátozott felépítési lehetőségekkel rendelkező amatőr részére is számításba jön, ezenkívül a 20, 15 és 10m-es sávokban működő mozgó állomásokhoz alkalmazható. E gyűrűs antenna alkalmazásáról a rövidhullámú amatőrgyakorlatban már vannak bizonyos tapasztalatok, és ezek jó üzemi tulajdonságokról tanúskodnak.

A DDRR-antenna Q, sugárzási ellenállása a mérések és a számítások szerint csak 0,3Ω, vagyis rendkívül kicsi, úgy, hogy a veszteségi ellenállások Rv összegét a lehető legkisebb értéken kell tartanunk ahhoz, hogy még elfogadható legyen a hatásfok. Ezért a gyűrű alakú vezetőt rézből vagy alumíniumból úgy kell elkészítenünk, hogy minél nagyobb legyen a felülete (szkinhatás!), és a tartószigetelőket és forgókondenzátort a minél kisebb veszteségű, kitűnő minőségű elemekből kell kiválasztani. Minthogy pedig a hangolókondenzátor feszültségmaximumban van, ezenkívül nagy átütési szilárdság is szükséges. Ezért minden bi­zonnyal a legelőnyösebb a teljes egészében levegőszigetelésű, egymással párhuzamosan elhelyezett és elforgatható véglemezekből kialakítani a hangoló kapacitást. Kis kerületű gyűrűhöz nem ajánlatos nagy kapacitású hangolókondenzátort alkalmazni, mert a kapacitív végterhelés növekedésével rohamosan csökken a sugárzó hatásfoka.

A jó hatásfok előfeltétele ezenkívül ― akárcsak a groundplane esetében ― a jó nagyfrekven­ciás föld. A DDRR-antenna prototípusában ezt a földet egy jó felületi vezetésű, kör alakú és síkfelületű fémtárcsa alkotja. D' átmérőjének legalább 25%-kal nagyobbnak kell lennie a gyűrű alakú vezető átmérőjénél. A függőleges síkban a kisugárzott nyaláb emelkedési szöge annál kisebb, minél nagyobb a gyűrű átmérőjéhez képest a földelőlemez. A földelőlemez megnövelése azt jelenti, hogy a 0,25, hosszú radiálok számát is lehetőleg meg kell növelni. Ezeket a radiálokat a körtárcsa kerületéből kiindulva sugarasan kell elhelyezni, és nagyon ügyelni arra, hogy jó fémes érintkezés jöjjön létre a radiálok és a tárcsa között.

A 10 és 15m-es, nagyobb frekvenciájú amatőrsávokra aligha okoz különösebb anyagbeszerzési nehézségeket a DDRR-antenna megépítése. Még abban az esetben is azonban, ha nagyon korlátozottak a felépítési lehetőségek ebben a két tartományban, nagyjából ugyanazzal a ráfordítással egy groundplane is megépíthető, márpedig a teljes λ/4 magasság esetében ez utóbbi nagyobb hatásfokkal működik, és ― mint a mérések is igazolják ― kereken 2,5dB-lel jobb a gyűrűs sugárzónál. Az ezekben a sávokban működő mozgó állomásokon azonban vitathatatlanok a DDRR-antenna mechanikai előnyei.

Mint tudjuk, a rövidhullámú amatőrgyakorlatban különösen nagy nehézségeket okoz a 80 és a 40m-es sávban jó hatásfokkal sugárzó antennák kiválasztása és megépítése. Ahhoz nincs mindig elég hely, hogy vízszintes irányban egy teljes hosszúságú dipólust kifeszíthessünk. Még abban az esetben is, amikor bőven van helyünk, csak ritkán találunk az antenna felszereléséhez elég nagy magasságban levő kitámasztási pontokat.

A 80 m-es groundplane aránylag kis helyet igényel, ezenkívül az az előnye is megvan, hogy körsugárzó. De hát ki volna képes egy pontosan 20m magas függőleges sugárzót felállítani? A 80m-es sávban használható DDRR-antenna viszont csak H=70cm magas, de mindenesetre egy körülbelül 7m átmérőjű földelő fémlemez is kell hozzá, és ez bizonyára csak kivételesen, például egy lapos bádogtető alakjában állhat rendelkezésünkre. Kiderült azonban, hogy ez a lemez egy további, ugyanakkora fémgyűrűvel is helyettesíthető, és ebben az esetben a 19.48. ábra szerinti felépítést követhetjük. Ez a megoldás a 80m-es amatőr részére is vonzóvá teheti a DDRR-antennát.

 

 

19.48. ábra. A módosított DDRR-antenna vázlatos rajza (a köztartó szigetelőket nem rajzoltuk be)

 

19.4. táblázat. Méretezési adatok a 19.47. és 19.48. ábra szerinti DDRR-antennákhoz

 

Amatőrsáv

Méretek mm-ben

C1 PF-ban

D

H

A

d

X

80m

 

40m

 

20m

 

15m

 

10m

5500

(6200)

2800

(3280)

1400

(1660)

1015

(1180)

700

(810)

650

 

350

 

160

 

120

 

80

300

 

150

 

75

 

50

 

50

20

 

14

 

10

 

8,5

 

7

2000

 

1000

 

500

 

300

 

150

100

 

75

 

50

 

33

 

25

 

A 19.4. táblázatban közölt méretezési adatok mindkét változatra érvényesek. A 19.48. ábra szerinti egyszerűsített változatban a földelőgyűrű ugyanakkora, mint a sugárzó. gyűrűje. A H távolság a szükséges minimum; ha megnöveljük, kissé nagyobb hatásfokot kapunk. Az X méretre csak irányértéket közlünk. A koaxiális kábel csatlakozási pontjának optimális helyét csak a behangolás során kapjuk meg. A gyűrű D átmérőjére megadott méretek a legkisebb értékek, úgyhogy ajánlatos kissé nagyobbra venni őket, hogy minél kisebb végkapacitásra legyen szükség; ezáltal egy kissé megjavítjuk a hatásfokot is. A 19.4. táblázatban zárójelben levő D-értékek figyelembe veszik ezt a körülményt, és úgy szabják meg a gyűrű átmérőjét, hogy nagyon kis végkapacitásokkal lehessen megkapni a rezonanciát.

Ami a vezetők d átmérőjét illeti, ezt általában minél nagyobbra kell vennünk, mert a rendkívül csekély sugárzási ellenállás következtében lényegesen csökkenthetik a rézveszteségek a hatásfokot. Ugyanakkor viszont a vékony vezetők lecsökkentik a DDRR-antennáknak amúgy is eleve kis sávszélességét. A 19.4. táblázatban közölt d átmérők rézre, illetve tiszta alumíniumra vonatkoznak, és minimumoknak tekintendők. A szkinhatással előidézett frekvenciafüggő veszteségi ellenállás mindig körülbelül 0,16Ω. Ez azt jelenti, hogy például 0,3Ω sugárzási ellenállásnak η=60% hatásfok fog megfelelni.

Ha nehézségeink vannak az antenna vezetőjének behajlításával, egyenes vezetőkből sokszög alakban is kiképezhetjük a gyűrűt.

A DDRR-antenna behangolásához mindenekelőtt válasszuk le a tápvezetéket. A földelt ág hajlatában becsatoljuk a dipmérőt, és megmérjük vele, majd C1 változtatgatásával korrigáljuk a rezonanciafrekvenciát, és addig ismételgetjük az eljárást,amíg be nem állítottuk az amatőrsáv belsejében a kívánt frekvenciát. Ezután bekötjük a tápkábelt, és az előzőleg már megállapított rezonanciafrekvenciával gerjesztjük az antennát. A kábel belső vezetőjének csatlakozási pontját (az X szakaszt) addig változtatgatjuk, míg meg nem kapjuk a gyűrű alakú vezető mentén azt a pontot, amelynek felhasználásával a tápvezetékbe becsatolt reflektomérő a legkisebb állóhullámarányt mutatja. E pontban stabilan és jó fémes érintkezéssel rögzítjük a kábel belső vezetőjét. Az amatőrsávon belül ezután már csak C1 felhasználásával változtatjuk a frekvenciát.

A reflektomérőnek mint üzemi mérőkészüléknek mindig bekapcsolva kell lennie, mert mint ellenőrző műszer egyúttal C1 rezonanciabeállítására is szolgál. A rezonancia akkor következik be, amikor a legkisebb a hullámosság.

A 19.48. ábra szerinti DDRR-antennával kapcsolatos gyakorlati tapasztalatairól DJ2RE számolt be. Ő a 19.4. táblázat alapján a 10m-es sávra méretezte a kísérleti antennát, a két gyűrűs vezetőt 7mm külső átmérőre rézhuzalból készítette el. Az antenna finombeállításához két, egymáshoz képest elbillenthető (60mm x 60mm méretű) rézlemezt helyezett a felső gyűrű meleg végére, illetve ezzel szomszédosan az alsó gyűrűre (Cl). Összehasonlításul egy forgatható, háromelemes iránysugárzója volt a talaj fölött 12m magasságban. A DDRR-antenna 9m-rel volt a föld fölött. Alsó gyűrűje csak a kábelköpenyen keresztül volt leföldelve. A vételi kísérletek során rögtön világosan fel lehetett ismerni a DDRR-antenna kördiagramját ; a vételi jelek átlagosan 2S fokozatokkal voltak gyengébbek a forgatható iránysugárzó jeleinél, és az utóbbi sugárzó antennanyereségére megadott érték kereken 8 dB. Adóüzemben 150W-ra korlátozott bemeneti teljesítménnyel összesen 125 távíró-és SSB-összeköttetést sikerült létesíteni, és ezen belül minden világrész és minden W-hívójeltartomány megtalálható.

A kísérleti eredmények kiértékelésével DJ2RE arra a megállapításra jut, hogy csekély méreteivel a DDRR-antenna rendkívül használhatónak bizonyul, és legalábbis a megvizsgált frekvenciatartományban semmiképpen sem tekinthető már segédantennának. A kis távolságok áthidalására ― akárcsak a groundplane-antenna ― kevésbé látszik alkalmasnak.

Kétsávos üzem is megvalósítható, mégpedig mindig a kisebb frekvenciájú amatőrsáv használható. Például a 10m-es sávra optimálisan méretezett DDRR-antenna a 15m-es sávban is még működtethető. Ilyenkor azonban számolni kell azzal, hogy a 15m-es üzemben kisebb lesz a hatásfok. Hogy a kisebb frekvenciájú sávban is még be lehessen állítani a C1 kondenzátorral a rezonanciát, olyan kondenzátort kell itt alkalmazni, amelynek végkapacitása körülbelül ötször nagyobb a 19.4. táblázatban megadott értéknél. Magától értetődik, hogy ezt a forgókondenzátort meg kell védeni az időjárási viszontagságok ellen. Minthogy egysávos üzemben is ajánlatos egy kissé utána állítanunk a C1 kondenzátort, amikor a sávon belül áttérünk más frekvenciára, ennek a kondenzátornak távműködtethetőnek kell lennie. Több lehetőség is kínálkozik erre: kötéltárcsára helyezett húzókötél, rugalmas tengely és szinkro.

A Northorp International cég nagyobb mennyiségekben alkalmazza iparszerű felhasználásra a szabadalmaztatott DDRR-antennát. Az eddig megvalósított gyűrűk átmérője 1500 m-t is elér (kilométeres hullámú antennák). Alakja miatt a DDRR-antennát egyesek hula-hoop antennának vagy egyszerűen gyűrűantennának is nevezik.

 

 

Többsávos rezgőkörökkel ellátott, kétsávos groundplane a 80 és 40m-es sávokra
Tartalom

A megfelelő rövidhullámú antenna kiválasztása