OTVORENI ILI ZATVORENI DIPOL?

OTVORENI ILI ZATVORENI DIPOL?

Potaknut napomenama i objašnjenjem o mehaničkoj konstrukciji dipola i stakiranju antena, koje je dato na poslednjem ekranu u programu za proračun Yagi antena po DL6WU algoritmu, hteo bih da dam jednu važnu napomenu! Naime, skoro u svim programima za proračun Yagi antena piše da se Yagi antene, pošto se proračunavaju za impedansu od 50 oma, koristi otvoreni dipol kao zračeći elemenat. Isto tako, obično je dodato da se može koristiti i savijeni zatvoreni dipol, koji onda transformiše impedansu na 200 oma. Ponegde piše i to da treba u tom slučaju koristiti polutalasni “baloon” sa odnosom transformacije 4:1 radi prilagođenja impedanse napojnog kabla od 50 oma na impedansu antene od 200 oma i simetriranja napajanja. Međutim, ono što nigde ili retko gde piše je kako preračunati date dimenzije za otvoreni dipol u dimenzije za zatvoreni dipol!

Mnogi amateri su obično to radili tako što bi savili Al cev tako da dimenzija zatvorenog dipola od jednog kraja (savijenog luka) do drugog bude upravo onoliko koliko je dato za otovreni dipol, što je apsolutno pogrešno! Tako izradjen dipol je mnogo duži i rezonira daleko ispod našeg amaterskog opsega! Gubitak pojačanja antene sa takvim dipolom je oko 2 dB!

Krenimo redom od otvorenog pa do zatvorenog dipola i petlje.

Da bi se izradio pravilan otvoreni dipol treba uraditi sledeće:

Pretpostavimo da je program za proračun antene izračunao dužinu otvorenog dipola x=980 mm.

Ako pravimo antenu sa otvorenim dipolom napajanim u sredini, onda treba na izolatoru montirati dve polovine dipola, sa 10 mm razmakom izmedju njih na mestu napajanja, svaka dugačka po (980-10):2=485 mm. Vazno je da prikljucenje kabla bude sa što kraćim izvodima i što bliže kraju cevi, kako se ne bi produžio dipol tim dodatnim dugačkim izvodima!

Ovakva antena mora se napajati preko člana za simetriranje tzv. “Bazooka” koja ne vrši transformaciju impedanse, ali vrši simetriranje, tj. obezbedjuje simetrično napajanje antene. Ovaj tip napajanja vrlo retko koriste radioamateri jer je “Bazooka” dosta komplikovana za izradu.

Može se antena napajati i direktno pomoću koaksijalnog kabla bez ikakvog člana za simetriranje, ali tada dolazi do izobličenja dijagrama, gubitaka pojačanja i povećanja šuma antene zbog prikupljanja smetnji iz okolnog prostora preko kabla, kao i povećanja smetnji radio i TV prijemnicima.

Zato gotovo svi radioamateri grade antene sa zatvorenim dipolom i polutalasnom petljom za transformaciju impedanse 4:1 i simetriranje napajanja antene.

To je i najsigurnije i najbolje i najjednostavnije resenje!

Da bi se izradio zatvoreni dipol treba uraditi sledeće:

Dužina cevi od koje je napravljen zatvoreni dipol je ono što je važno. Mnogo manje je važno kako je ona savijena. Ukupna dužina cevi od koje je napravljen dipol mora da bude jednak dvostrukoj dužini izračunatoj za otvoreni dipol, umanjen za rastojanje između krajeva na kojima se priključuje kabl, tj. (980x2)-10=1950 mm! Dipol treba saviti tako da rastojanje između krajeva bude 10 mm i napajanje izvesti što bliže krajevima, isto kao i kod otvorenog dipola. Rastojanje izmedju gornje i donje šipke, tj. širina (otvor) zatvorenog dipola treba da bude oko 50 mm ali nije kritična, može biti između 40-60 mm za 144 MHz. Za druge frekvencije treba uzeti proporcionalno drugačiju širinu dipola, tj. oko 2-3% talasne dužine. Ako je antena računata sa izolovanim elementima onda i dipol mora biti isto tako izolovan kao i svi ostali elementi, a ako su ostali elementi pričvršćeni direktno na nosač onda i dipol mora biti isto tako pričvršćen. Ovo je važno zbog toga što programi tretiraju sve elemente na isti način pri proračunu faktora skraćenja kada se uračunavaju efekti nosača na električnu duzinu, tj. rezonantnu frekvenciju elemenata. Kada god možete da birate, izaberite antenu sa izolovanim elementima, jer ima mnogo prednosti! Petlja se pravi od koaksijalnog kabla sa punim dielektrikom (ne penasti) jer je za tu vrstu kabla dosta precizno poznata brzina prostiranja, medju amaterima poznatija kao “faktor skraćenja”. Za koaksijalne kablove sa punim dielektrikom kao što su RG-8, RG-58 i sl. ovaj faktor iznosi v=0.66, dok za kablove sa penastom izolacijom kakvi su obično TV koaksijalni kablovi iznosi negde oko 0.8-0.85 zavisno od gustine izolatora.

Za izradu polutalasne petlje treba uzeti komad kabla dužine polovinu talasne dužine, koja na 144 MHz iznosi 2080:2=1040 mm i pomnožiti sa 0.66. Dobijena dužina od 1040x0.66=686 mm je dužina koja je potrebna za petlju.

Napominjem da se duzina odsečenog kabla određuje tako što se kao koaksijalni kabl računa samo ono što je pod opletom tj. “širmom”. Znači da merenjem dužine opleta (“širma”) treba meriti dužinu koaksijalnog kabla! Ono sto nije pod opletom više nije koaksijalni kabl nego obična žica!

Povezivanje ovakve petlje je vrlo jednostvano:

Oplete (mase) krajeva petlje i oplet (masu) napojnog kabla treba što kraće vezati zajedno! Ove mase se ne vezuju nigde, one “lebde u vazduhu” (floating)!

Pošto su svi opleti (sve mase) vezani zajedno, ostali su nam srednji krajevi petlje koje vezujemo na krajeve zatvorenog dipola! Veze moraju biti što kraće!

Na kraju preostali srednji kraj napojnog kabla vežemo za jedan (bilo koji) kraj dipola, tj. petlje, takođe što kraće! Tako dobijamo sledeću konfiguraciju: Sve mase su vezane zajedno, a jedan “vrući” kraj petlje i “vrući” kraj napojnog voda na jedan kraj dipola, dok je na drugi kraj dipola vezan drugi “vrući” kraj petlje! Posle lemljenja potrebno je sve dobro zaštiti od prodora vode, najbolje istopljenim polietilenom koji se prodaje u šipkama za one pistolje za lepljenje plastikom!

Ako je dipol od bakra obavezno ga treba dobro ispolirati da se sija i onda ga odmah obojiti auto lakom! Ako je od aluminijuma nije potrebna zaštita, ali za priključenje napajanja treba koristiti mesingane pokalajisane zavrtnje, šajbne i papučice zbog smanjenja elektrolitičke korozije. Verujem da je sada malo jasnije i da ce neke od dilema koje su postojale oko izrade dipola i povezivanja biti uklonjene.

Povezivanje dve antene

Još jedan poseban slučaj napajanja antena može se sresti u slučajevima udvojenih antena, tj. u slučajevima kada je potrebno dve antene vezati paralelno.

Ova potreba se može javiti u slučajevima kada, kod prijema veoma slabog signala, vezivanjem dve antene i postavljanjem na odgovarajuće tačno proračunato međusobno odstojanje, dobijamo antenski sitem sa većom dobiti (u praksi 2.5-2.8 dB za svako dupliranje broja antena).

Drugi slučaj je kada pomoću dve paralalno vezane antene hoćemo da formiramo takav zajednički dijagram antenskog sistema da bismo otklonili neku smetnju koja dolazi pod nekim uglom u odnosu na smer korisnog signala, o čemu je bilo više reči u jednom od prethodnih brojeva časopisa. U oba slučaja radi se o uskopojasnim antenama i prijemu na jednom ili nekoliko susednih kanala, tako da nije neophodno širokopojasno prilagođenje impedansi.

Vezivanje dve antene pomoću dva posebna kabla podrazumeva da one moraju biti udružene, tj. spojene na zajednički napojni kabl koji ide ka uređaju. Na mestu spajanja zbog paralelnog vezivanja dve antene pojavljuje se neprilagođenje impedansi. Ovo neprilagođenje se može popraviti tako što se antene povežu sa dva 75 omska kabla dužine neparnog broja četvrtina talasa. Naravno, deonice moraju biti međusobno jednake i “električno” dugačke neparan broj četvrtina talasne dužine, tj. mora se pri proračunu uračunati i faktor skraćenja za dati 75 omski kabl. Na ovaj način impedansu antene od 50 oma, transformičemo odsečkom 75 omskog kabla na 100 oma, a dve paralalno vezane 100 omske impedanse daju opet 50 oma koliko ima i napojni kabl. Ovim izbegavamo neprilagođenje impedansi, dodatne gubitke i refleksije u kablu.

Povezivanje četiri antene

Moguće je takođe ukoliko je potrebno povezati i veći broj antena u jedan sistem. Recimo, četiri identične antene, impedanse 50 oma, mogu se povezati tako sto se prvo po dve antene povežu jednakim dužinama kablova. Zatim se te dve grupe od po dve antene povežu preko četvrt-talasnih deonica na napojni vod. Svi upotrebljeni kablovi su impedanse 50 oma.

Šta smo ovim uradili? Prvo smo spojili dve 50 omske antene sa kablovima zajedno i dobili ekvivalentnu impedansu od 25 oma. Zatim smo četvrt-talasnim vodom, koji radi kao transformator impedanse, transformisali impedansu od 25 oma, koja postoji na jednom kraju deonice, na impedansu od 100 oma na drugom kraju. I na kraju smo spajanjem te dve impedanse od 100 oma paralelno na napojni vod dobili ponovo impedansu od 50 oma.

Ovim završavamo priču o jagi antenama i njihovom pravilnom korišćenju i napajanju, bez mnogo teorije i matematike. Ovo je učinjeno da bi se i onim radioamaterima kojima elektronika nije struka pružila što korisnija i upotrebljivija informacija i omogućilo razumevanje rada jagi antena.

Njima je možda ovim bila pružena i izvesna “demistifikacija” jagi antena, kao što je u nadnaslovu serije i bilo najavljeno. Da li se i koliko u tome uspelo neka prosude upravo oni kojima je serija i bila namenjena.