Mi is az a végén táplált félhullámú antenna?

Agg István HA5CLF / N9EU írása

SOTA és más kitelepülések alkalmára az egyik kedvencem a végén táplált félhullámú antenna, vagy ahogy a szakirodalomban léptennyomon találkozunk vele angol néven, End Fed Half Wave (EFHW) antenna. Erről egy nagyon jó leírást találhatunk a www.aa5tb.com/efha.html oldalon, amit az angolul tudók számára ajánlok elolvasásra. Én praktikus oldalról szeretném megközelíteni ezt a típust, és leírni egy 40, 30, 20 méteres rádióamatőr sávokon jól teljesítő sugárzó paramétereit, amit bárki el tud készíteni különleges alapok nélkül. Sőt, közben szeretném bemutatni a módszertant is a saját fejlesztésű méretezéshez.

(Kezdőképünk illusztráció, pusztán a Sotázás romantikáját hivatott ábrázolni.)

DCIM100MEDIA

Egy 2014-es felmérés alapján a SOTA kitelepülők leghasználatosabb antennái a következők:

#

Antenna tipus

Megkérdezettek

%-os arányban

1

Végén táplált félhullámú (End Fed Half Wave)

18%

2

Kapcsolt dipól (Linked Dipole)

16%

3

Egysávos dipól (Single Band dipole)

12%

4

Random hosszúságú (Random Length End Fed wire)

12%

5

Ground Plane Antenna

11%

Ne tévesszük össze az egyes, végén táplált félhullámú antennát a négyessel. Utóbbi is az, de bár végén táplált, nem félhullámú. Ebben a cikkben csak az első esetről szeretnék írni.

Mik az előnyei és hátrányai? Előnyként említeném, hogy mivel az egyik végén tápláljuk, az akár lehet föld közelben is, ahol a becsatolás történik – míg a másik vége pedig olyan magasra kerülhet, ameddig csak fel tudjuk dobni egy kitelepülés alkalmával. Természetesen, ha mindkét vége magasan van kikötve, sokkal jobb lesz a kisugárzási hatásfok, de ez mindig az adott körülményektől függ. Tehát az előnyei közé sorolnám az könnyű telepíthetőséget. A hangoló áramkör is relatív egyszerű, nem igényel különleges alkatrészeket az elkészítése.

Viszont vannak hátrányai is. Szállodából próbáltam forgalmazni, és annak ellenére, hogy a hetedik emeleten laktam, nem tudtam megfelelő pontot találni ahová kiköthettem a 40 méteres sávra készített antenna huzalt. Mivel félhullámú sugárzóról van szó, adott a hossz méret és helyre van szüksége. Egy kitelepülés alkalmával a hely adott, de városi környezetben teljesen más a topológia.

005

De hogyan is készítsek el egy végén táplált félhullámú antennát? Először jöjjön egy nagyon kis teória. Ideális körülmények közt az antenna közepén lesz a minimum feszültség, vagyis alacsony impedancia, ezért lehetséges egy 50 vagy 75 Ω koaxiális kábellel táplálni a közepén. Viszont a félhullámú antenna két végen lesz a legnagyobb feszültség, vagyis a legmagasabb impedancia is egyben. Ez akár öt vagy még több kΩ-ot is elérhet. Ehhez lesz szükség egy különleges illesztésre az alacsony impedanciájú, általában 50 Ohm-os koaxiális kábelhez.

A különleges illesztés valójában egy nagyon egyszerű párhuzamos rezgőkör. Az alkatrészek kiválasztásánál nem szabad elfelejteni, hogy a transzformátor szekunder tekercsén magas feszültségek alakulhatnak ki. Fontos a jó szigetelő anyagok és forgó kondenzátor megfelelő kiválasztása.

003

Tehát az illesztés valójában egy transzformátor, aminek a szekunder tekercse egy párhuzamos rezgőkör. A párhuzamos rezgőkör a rezonancia frekvencián maximális impedanciát képvisel, amivel jól illeszthető a magas impedanciájú végén táplált antennához. Két szempont fontos a tervezésnél:

  1. a transzformátor impedancia illesztése (primer szekunder menet aránya)
  2. a párhuzamos rezgőkör rezonancia frekvenciája

Kezdjük a transzformátor impedancia illesztésével. Nem tudhatjuk az adott körülmények közt mi lesz az antenna impedanciája az antenna végén. Lehet, hogy egy kΩ, de az is lehet, hogy öt kΩ. Ezért szükséges egy kapcsolható induktivitás, vagyis változtatható impedancia illesztés. Mivel SOTA-ról vagy kitelepülésről beszélünk, semmiképp nem szükséges száz Wattnál nagyobb teljesítményre terveznünk az illesztést. Legtöbb esetben öt-húsz Watt bőven elegendő. Használhatunk egy T130-2 Amidon toroidot, amire leágazásokkal tekerjük a megfelelő menetszámot.

 

leágazás

primer menetszám

szekunder menetszám

impedancia kimenet Ω

műszerrel mért szekunder induktivitás μH

1

2

10

1250

2.0

2

2

12

1800

2.3

3

2

14

2450

2.6

4

2

16

3200

3.0

5

2

18

4050

3.3

6

2

20

5000

3.6

 

Vigyázat, ha a primer oldalon más menetszámot használunk, az arányok lényegesen megváltoznak, és a szekunder menetszámot is újra kell számolnunk. Minden esetre, ezekkel a menetszám arányokkal elegendő impedancia határokat tudunk lefedni.

Ha szükséges, az impedancia a következőképpen számítható:

1

Zki – kimenő inpedancia

Zbe – bemenő inpedancia

Nsec – szekunder menetszám

Nprim – primer menetszám

Itt látható egy kész tuner, ami mutatja hogyan készíthetjük el az induktivitást. A többállású kapcsolóra egyenesen rászerelhető a toroid tekercs.

004

A következő szempont a párhuzamos rezgőkör rezonancia frekvenciája. Ez természetesen nagyban függ az induktivitás és a kapacitás méretezésétől. Fontos, hogy minden leágazásnál a megfelelő rezonancia frekvenciát tudjuk beállítani. Ehhez szükség lesz a induktivitás méréséhez. Az előző táblázat már tartalmazza a mért induktivitás értékeket is. Erre most lesz szükségünk.

Két értéket kell meghatároznunk: a legalacsonyabb és a legmagasabb kapacitás értékeket, amit a forgó kondenzátor kell, hogy képes legyen elérni. Feltételezem, hogy a legtöbben a 40/30/20 méteres sávokat használják SOTA kitelepüléskor. Ez a táblázat nem csak a frekvenciákat de a hozzá tartozó antenna méreteket is mutatja.

 

Sáv

SOTA FRQ

Mode

λ/2 [m]

40m

7.032

CW

20.22

30m

10.118

CW

14.05

20m

14.285

SSB

9.95

 

Tehát a legalacsonyabb frekvencia legyen 7.000 MHz, és a legmagasabb frekvencia pedig legyen 14.350 MHz.

A kapacitás értékeket a következőképp határozzuk meg. Kiszámoljuk a szükséges kapacitást a legalacsonyabb frekvenciához ahol szeretnénk, hogy az antenna rezonáns legyen, és ehhez a legalacsonyabb induktivitást vesszük figyelembe. Ebből megkapjuk a kapacitás maximális értékét.

Majd kiszámoljuk a szükséges kapacitást a legmagasabb frekvenciához ahol szeretnénk, hogy az antenna rezonáns legyen, és ahhoz a legmagasabb induktivitást vesszük figyelembe. Ebből megkapjuk a kapacitás minimum értékét.

Így elérjük, hogy bármely kapcsoló állásban rezonanciába tudunk hozni egy 40, 30, vagy 20 méteres félhullámú antenna sugárzót, ami biztosítja a megfelelő impedancia illesztést. Nem szükséges kiszámolni, a következő értékeket kapjuk a fenti példából adódóan.

legalacsonyabb frekvencia = 7.000 MHz

legmagasabb frekvencia = 14.350 MHz

legalacsonyabb induktivitást = 2.0 μH

legmagasabb induktivitást = 3.6 μH

számitás eredménye = 258 pF

számitás eredménye = 34 pF

A számítást a következő képlet segítségével végezhetjük el.

2

Ahol a frekvencia f – MHZ-ben, és az induktivitás L – μH-ben értendő.

Végül is a rezgőkör méretezése elkészült, amit a következő ábra mutat. A “Counterpoze” egy rövid, durván fél méteres vezeték, de valójában nélküle jobb SWR értékeket értem el. Magyarán mondva ezzel érdemes mindenkinek magának kísérleteznie! Vegyük figyelembe, hogy mivel itt feltranszformáljuk a feszültséget, öt Watt bemenetnél az antenna csatlakozónál akár százhatvan Volt is jelen lehet. Tizenöt Wattnál az érték pedig már kétszázhetven Volt!

002

Nagy valószínűséggel sikertelenek leszünk ha a három sávnál többet is szeretnénk kihangolni. Sokkal nehezebb vagy nem lehetséges egy olyan impedancia arányt elérni, aminél minden leágazásnál rezonanciát tudunk biztosítani. Érdemes külön készíteni például 160 és 80 méterre tunert. A három eddig ismertetett sávok mellé esetleg be lehet iktatni a tizenhét métert. Az ez feletti sávokat pedig már érdemesebb linked-dipóllal lefedni.

Az elkészült tunerbe készítettem egy SWR mérőt is, ami egy ellenállás híd, és alacsony teljesítménynél rövid mérésekez kiválóan használható. Kiszálláskor tapasztaltam, hogy időnként elfelejtem visszakapcsolni az SWR állásból a kapcsolót, és hiába hívok CQ-t nem nagyon válaszol senki. Ezért a második fényképen látható tuner egy pillanat kapcsolót használ. Addig van az SWR pozícióban a nyomógomb, amíg nyomva tartom. Így semmiképp sem lehet elfeledkezni róla. Hátránya, hogy egy kézzel tartani kell a nyomógombot, és bizony a távíró billentyűt is, sőt mitöbb a forgó-kondenzátort is tekergetni kell.

A hangolás úgy történik, megkeressük az antenna rezonanciáját, ami azt jelenti, a primer oldalon 50Ω-ot lát az SWR mérő, ami pedig azt eredményezi, hogy a híd két oldalán egyforma a feszültség és a LED elalszik. Ekkor érdemes ellenőrizni az adóvevő SWR skáláját is, az SWR-nek 1:1 vagy közel kell lennie ehhez az értékhez. Az SWR mérőben alkalmazott 50 Ω-os ellenállások legyenek induktivitás szegények, és legalább két Wattosak.

001

Még egy kész tuner képe látható itt, ami kisebb méretben és súlyban is mint az előző. A primer két menet a toroidon egy RG-58 koax belső vezetéke.

ew

Hasznosnak találtam, hogy amikor kitelepülök és behangolom az antennát, felírjam az induktivitás kapcsoló állását és úgyszintén a forgó kondenzátor állását minden sávhoz, majd ezt ráragasszam a készülékre. Így sokkal könnyebb kihangolni az antennát egy másik kiszállás alkalmával. Egy ilyesmit helyezzünk a doboz külsejére. Persze, az állásokat a megfelelő címke számozásához kell adaptálni.

 

Band

L

C2

Counterpoise

40m

5

45

nem kell

30m

5

75

nem kell

20m

6

90

1m

Ebből a leírásból megépíthető egy 40/30/20 méteres sávon működő végén táplált félhullámú antenna, vagy a számítások segítségével, tetszés szerint más sávra is készíthető hasonló antenna. Erről a témáról sokkal többet is lehetne írni, de nem ez volt a szándékom. Ismertetni szerettem volna egy elkészíthető antenna paramétereit, miközben bemutatni a módszertant a saját fejlesztésű méretezéshez is. Sok sikert a kísérletezéshez és a kiszállásokhoz.

Baráti 73!

HA5CLF / N9EU

István

 

Vélemény, hozzászólás?

Az email címet nem tesszük közzé. A kötelező mezőket * karakterrel jelöljük.

Ez a weboldal az Akismet szolgáltatását használja a spam kiszűrésére. Tudjunk meg többet arról, hogyan dolgozzák fel a hozzászólásunk adatait..