Anténa typu dipól

Jedná se o základní typ antény, která se hojně používá v běžné amatérské praxi. Anténa je zpravidla koncipována v mnoha variantách jako půlvlný dipól. Tento dipól může být rovněž orientován pro horizontální nebo vertikální polarizaci. Vertikální bude pro nás z hlediska použití na CB v popředí zájmu.      Ramena dipólu mohou být tvořena buď jakýmkoliv drátem alespoň o průměru 2 mm a více. Mohou být rovněž dle možností experimentátora tvořeny trubkou (např. z duralu, hliníku apod.) o libovolném průměru. Obecně lze říci, že takový zářič se chová v podstatě jako rezonanční obvod, jehož rezonanční kmitočet nastavujeme délkou zářiče. Při rezonanci vykazuje pouze ohmickou složku vstupní impedance. Přesně vzato, nekonečně tenký přímý vodič ve volném prostoru o délce přesně λ/2 má uprostřed vstupní impedanci (73,1 + j43) Ohm, takže fyzická délka λ/2 je poněkud delší, než pro přesnou rezonanci. K dosažení rezonance musíme proto délku vodiče zkrátit o tzv. koeficient zkrácení (o kterém bylo již několikrát na pásmu polemizováno bez znalosti o co vlastně jde). Tento koeficient zkrácení pak udává, kolikrát je třeba zkrátit fyzickou délku λ/2, aby bylo dosaženo rezonanční délky elektrické, λ/2.      Pro běžné drátové dipóly na pásmech krátkých vln, tedy i na CB 27 MHz je činitel zkrácení zhruba k=0,98. Čím je průměr anténního vodiče větší, tím je činitel zkrácení menší. Souběžně s rostoucí tloušťkou (průměrem) zářiče klesá i jeho vstupní impedance na hodnoty 55 až 65 Ohm. Průběh závislosti činitele zkrácení a vstupní impedance je obsažena ve zvláštním diagramu, který neuvádím. Obecně lze počítat pro naše případné konstrukce koeficient zkrácení k=0,95. Nyní praktický příklad:      Chceme zkonstruovat dipól pro pásmo CB. Musíme vycházet z používaného kmitočtu 26.965-27.405 MHz. Zvolíme střední kmitočet, tj. asi 27.205 MHz.      Délka vlny (λ) je: 300:27.205=11,027 m - zaokrouhlíme na 11,3m.      Délka λ/2 bude: 11,3:2=5,51 m - zaokrouhlíme na 5,5 m.      Délka jednoho ramene půlvlnného dipólu bude 5,5:2=2,75 m (tedy nám známý rozměr dipólu 2x2,75 m).      Nyní musíme vynásobit koeficientem zkrácení. Ten bude různý podle použitého průměru drátu, nebo trubky, ze kterého budeme konstruovat ramena dipólu, avšak, jak jsem již předeslal, počítejme s k=0,95.      Anténu zhotovíme např. z drátu Cu běžného průměru např.2,5 mm. Poté vynásobíme délku ramene dipólu koeficientem zkrácení k. Rozměr (2,75 x 0,95 =2,61) 2,61 m je skutečná délka jednoho ramena dipólu. Tedy dipól bude mít dvě ramena 2 x 2,61 m.      Samozřejmě bude zde mít vliv i výška a prostředí, ve kterém bude anténa instalována, avšak ve většině případů bude tento výpočet "sedět". Pokud se budeme zabývat otázkou směrovosti nebo vyzařovací charakteristiky, je ve směru osy zářiče vyzařování nulové, maximální je ve směrech kolmých na zářič. Viz obr.1:      V anténní technice se často vyskytuje požadavek přechodu z nesouměrného (koaxiálního) napáječe na symetrickou anténu. Přímé připojení koaxiálního kabelu na půlvlný dipól podle obr.2 je nesprávné, i když běžně používané a z hlediska impedančního přizpůsobení se zdá být všechno v pořádku.      Plášť koaxiálního kabelu má vůči zemi podstatně větší kapacitu než jeho vnitřní vodič. Proto i každá polovina původně souměrného dipólu bude po připojení kabelu vůči zemi různá. Povrchem pláště kabelu pak protékají povrchové VF proudy a napáječ se tím stane součástí antény a sám bude vyzařovat a přijímat. Tento efekt je nežádoucí a způsobuje: zkreslení vyzařovacího diagramu antény mění se rezonanční kmitočet zářiče zvyšují se ztráty v napáječi      V našem případě je řešení navázat anténu k napáječi přes tzv. symetrizační člen. Tento je konstruován jako širokopásmový a proto je proveden na tzv. toroidním feritovém jádru, ale pro naši běžnou praxi na CB do výkonu 100W lze použít i feritový trámeček z antény tranzistorového přijímače (mě se osvědčila feritová tyčka o rozměrech 1x1 cm, délky asi 8cm. Lze však použít jakýkoliv feritový materiál z antén radiopřijímačů, u starších to jsou trámečky, novější - tyčky o různých průměrech. Prostě řečeno "co šuple dá". Na tuto tyčku navineme obyčejnou dvoulinkou asi 2x11 závitů a na koncích zafixujeme proti rozmotání. Důležité bude propojení vývodů. Snad bude vše jasné z nákresu obrázku:      Neladěný napáječ (v našem případě koaxiální kabel) pracuje za podmínky přizpůsobení anténní impedance k charakteristické impedanci napájecího vedení. Na napáječi v ideálním případě neexistují stojaté vlny - PSV (ČSV apod.) se blíží 1. Délka napáječe nemusí být v žádném vztahu k vlnové délce a širokopásmovost závisí pouze na vstupní impedanci antény. Anténní systém se však komplikuje potřebou přizpůsobovacího nebo symetrizačního obvodu. V praxi na CB lze vypustit i tento symetrizační člen a vázat napáječ přímo na anténu viz.obr.2, je nutné však počítat s tím, že mohou nastat menší, či větší problémy.      Nyní k upevnění antény. Aby bylo provozování tohoto dipólu efektivní, musí být umístěn svisle. Jako drátovou anténu ji lze vyvěsit,( zavěsit) kdekoliv. Třeba i na násady od košťat (Fidel). To záleží na možnostech uživatele. Pokud by se podařilo anténu realizovat z větších průměrů lze zářiče upevnit na izolační podklad, lépe je však o ponechat je ve volném prostoru. Některé z variant uvádím na obrázku. Možností je však mnoho a záleží na zručnosti každého uživatele, který bude zkoušet tuto anténu. Převzato z webu Libor Kleprlik - CB Radiostanice.