edw 2003 09 s50, Literatura techniczna, Czasopisma, Elektronika Dla Wszystkich, edw podf
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
+
Antena
DDRR
Do czego to służy?
Nieodzownym elementem każdego urządze-
nia nadawczo-odbiorczego jest odpowiednia
antena. Nie jest to stwierdzenie odkrywcze,
ale warte przypomnienia. Bo choć nastąpiła
w radiokomunikacji wielka ewolucja jeśli
chodzi o układy elektroniczne, to w technice
antenowej niewiele się zmieniło. Cóż, praw
fizyki nie da się zmienić.
Na rynku oraz w prasie krótkofalarskiej
można spotkać opisy wielu typów różnych
anten. Są tam zarówno gotowe anteny reno-
mowanych firm światowych, jak i opisy an-
ten do samodzielnego wykonania.
Trzeba jednak przyznać, że gotowe ante-
ny są dość drogie. Często za kilka rurek alu-
miniowych trzeba zapłacić spore pieniądze.
Z tego też względu wielu Czytelników po-
szukuje opisów anten do samodzielnego wy-
konania. Z lisów wynika, że najchętniej są
poszukiwane opisy małowymiarowych i ta-
nich anten KF, łatwych do zamontowania np.
na balkonie.
Jedną z takich anten jest właśnie opisywa-
na poniżej antena DDRR czy „Hula-Hoop”,
a do jej wykonania potrzebne są w zasadzie
dwie obręcze rowerowe, czyli tak zwane fel-
gi, które można dostać np. w warsztacie na-
prawy rowerów.
Warunki rezonansu ćwierćfalowego zo-
stały osiągnięte po uwzględnieniu współ-
czynnika skrócenia, za pomocą kondensatora
obrotowego spełniającego rolę pojemnościo-
wego obciążenia końcowego.
Samo dopasowanie zasilania do kabla
koncentrycznego jest realizowane bezproble-
mowo w bardzo prosty sposób poprzez
podłączenie się do promiennika od strony
zimnego zakończenia.
Zasadniczym wymaganiem dla osiągnię-
cia wysokiej skuteczności tej spolaryzowanej
pionowo anteny jest, oprócz dużej po-
wierzchni przewodnika pierścieniowego, do-
bra właściwość izolacyjna (niskie straty) mo-
cowań dystansowych.
Po zastosowaniu aluminiowej felgi 28”
o średnicy 622mm, obwód koła ma około
195cm. Dla zakresu CB czy pasma 10m wy-
starczająca do osiągnięcia rezonansu jest po-
jemność kondensatora ok. 10pF. Zwiększając
pojemność można łatwo dostroić antenę na-
wet do pasma 20m (kondensator o pojemno-
ści około 100pF).
W miarę dokładną częstotliwość rezo-
nansu anteny można ustalić dla obydwu wy-
mienionych zakresów i wszystkich leżących
pomiędzy nimi za pomocą GDO, którego
cewka powinna zostać umieszczona równo-
legle do promiennika w pobliżu punktu za-
silania.
Montaż i uruchomienie
Przedstawiona na zdjęciu antena składa się
z dwóch obręczy aluminiowych o średnicy
28”, ustawionych do siebie równolegle w od-
ległości 10cm. Dolną felgę pozostawiono bez
zmian, zaś z obręczy spełniającej rolę pro-
miennika został wycięty odcinek o długości
3cm. Połączenie pomiędzy zimną końcówką
promiennika a obręczą reflektora zostało wy-
konane z kawałka płaskownika aluminiowe-
go. Do gorącej końcówki
promiennika został przy-
mocowany demobilowy,
powietrzny kondensator
obrotowy o wysokim na-
pięciu przebicia, o ma-
ksymalnej pojemności
około 100pF, przestraja-
ny poprzez nacięcie dla
izolowanego śrubokręta.
Ząbkowane podkładki
sprężyste w połączeniach
skręcanych gwarantują
odpowiedni kontakt gal-
waniczny. Do skręcania
nie można używać śrub
miedzianych. Można
użyć aluminiowych ni-
tów lub zwykłych śrub.
Rys. 1 Szkic konstrukcyjny anteny
DDR
Jak to działa?
Antena DDRR (Directional Discontinuity
Ring Radiator) została wynaleziona w 1962
roku przez amerykańskiego krótkofalowca
W6UYH.
Od tego czasu przeszła ona wiele modyfika-
cji, ale pozostała idea: nad okrągłą płytą uzie-
miającą, na przykład kołem wyciętym z blachy
czy obręczą, w odległości
h
=0,007λ znajduje
się ustawiony poziomo promiennik o obwodzie
nieco mniejszym niż 0,25λ.
50
Elektronika dla Wszystkich
Połączenia dystansowe najlepiej jest wy-
konać z materiału akrylowego (np. z pleksi-
glasu).
Antenę odbiornika można bez większego
problemu precyzyjnie dostroić na największą
siłę odbieranego sygnału. Jeżeli antena ma
pracować dwukierunkowo, np. we współpra-
cy z radiotelefonem lub transceiverem, najle-
piej jest zestroić ją podczas nadawania przy
wykorzystaniu miernika SWR na minimum
fali odbitej. Można także spróbować użyć ne-
onówki (maksymalna jasność świecenia),
którą należy jednobiegunowo zamocować na
gorącej końcówce kondensatora obrotowego.
W przypadku osiągnięcia rezonansu, w da-
nym punkcie występuje równie wysokie na-
pięcie, jakie spotykane jest w antenach ma-
gnetycznych.
W pasmie 20m uzyskano (przy wystar-
czającym SWR) nadającą się jeszcze do wy-
korzystania szerokość pasma 40kHz, pod-
czas gdy dla zakresu CB (27,200MHz) pa-
smo powiększyło się do 400kHz, czyli na ca-
łą szerokość.
Mając kilka niepotrzebnych kół rowero-
wych można w wolnej chwili trochę poeks-
perymentować.
Na przykład dla pasma 10m czy CB moż-
na zbudować anteny, które będą różniły się
pomiędzy sobą jedynie sposobem wykonania
reflektora. W reflektorze można pozostawić
połowę szprych.
Zamiast poszukiwać dobrego kondensato-
ra obrotowego, można zastąpić go odcinkiem
przewodu koncentrycznego przylutowanego
do gorącej końcówki promiennika. W tym
celu trzeba znać pojemność jednostkową ka-
bla, np. 1cm RG-213 ma około 1pF.
Dostrojenie takiej anteny jest jednorazo-
we, poprzez obcięcie przewodu.
Niemieccy krótkofalowcy sprawdzili, że
dla częstotliwości rezonansowej 28,5MHz
długość tego odcinka przewodu jako konden-
satora powinna wynosić około 20cm.
Antena z pozostawionymi szprychami jest
bardziej wąskopasmowa. Szerokość pasma
bez dodatkowego dostrojenia wynosiła tylko
110kHz w wersji ze szprychami, podczas gdy
bez szprych uzyskano 130kHz.
W ostatnim czasie wielu krótkofalowców,
także w Polsce, próbuje eksperymentować
z antenami w pasmie 50MHz (6m).
Przeprowadzanie prób z antenami z obrę-
czy rowerowych okazały się wyjątkowo inte-
resujące, gdyż przy stosunkowo niewielkim
nakładzie pracy można uzyskać wspaniałe
rezultaty.
Niestety, nawet najmniejsze 26” felgi alu-
miniowe, jakie można znaleźć wśród złomu
albo w warsztacie naprawy rowerów, nie da-
wały możliwości zbudowania anteny DDRR
dla pasma 6m (zbudowanie anteny magne-
tycznej nie stanowiło żadnego problemu),
gdyż nawet bez kondensatora na gorącym
końcu własna częstotliwość rezonansowa le-
żała w pobliżu 40MHz.
Ze względu na trudności w znalezieniu
małych felg aluminiowych, można spróbo-
wać zbudować antenę DDRR na bazie stalo-
wych felg z roweru dziecięcego, licząc się
z gorszymi efektami.
Reflektor można wykonać z tylnego koła
20”, zawierającego jedynie połowę szprych
(piasta z hamulcem doskonale nadaje się ja-
ko element mocujący). Jako promiennika
można użyć felgi 18”.
Z uwagi, że nadajnik dla pasma 6m posia-
da z reguły małą moc, wynoszącą zaledwie
10W, to kondensator dostrajania 15pF nie
musi charakteryzować się tak wysokim na-
pięciem pracy, jak dla 100W (dodatkowo do-
łączony równolegle kondensator ceramiczny
o tej samej pojemności przejmuje przynaj-
mniej połowę tego napięcia).
Testy z tak wykonaną anteną wykazały, że
w pasmie 6m szerokość pasma użytkowego
wynosi bez dostrajania maksymalnie 140kHz.
Wnioski końcowe
Skuteczność anten DDRR jest około 2,5dB gor-
sza od anten poziomych. Mogą one za to konku-
rować z poziomymi antenami ćwierćfalowymi.
Opisane powyżej anteny DDRR (1/4λ)
charakteryzowały się stosunkowo wąskim
pasmem, co jest dosyć uciążliwe ze względu
na konieczność dostrajania w przypadku cią-
głego wykorzystania przy zmiennych warun-
kach pogodowych. Dalsze próby wykazały,
że anteny pierścieniowe λ/2 wyróżniały się
znacznie większą szerokością pasma.
Zasada budowy takich anten jest podob-
na, jak poprzednio.
Reflektor także może mieć formę obręczy,
jak również ustawiony nad nim pierścień
promiennika, z tym że teraz w większej odle-
głości (0,05λ) niż dla anten λ/4. Poza tym
pierścień pozostaje teraz zamknięty, co ma
zdecydowane zalety, jeśli chodzi o konstruk-
cję mechaniczną, a poza tym nie jest potrzeb-
ny żaden kondensator do dostrajania. Nieste-
ty, nawet stosując największe obręcze rowe-
rowe – 28”, nie jest możliwe wykonanie an-
teny dla fal krótkich.
Próby niemieckich krótkofalowców wy-
kazały, że anteny takie mogą być używane
w zakresie UKF.
Łatwo zauważyć, że najmniejsze typowe
obręcze kół rowerowych – 16”- mają średni-
cę 30,5cm (obwód 104cm), a to jest dokła-
dnie λ/2 dla amatorskiego pasma 2m lub
3/2λ dla pasma 70cm.
Wkażdy razie antena DDRR spełnia
wszystkie wymagania, jeśli chodzi o małe
wymiary i niską cenę, a to się bardzo liczy
w praktyce radioamatorskiej.
Andrzej Janeczek
Konkurs
Zaprojektować układ
automatycznego sterowania silnika
zmieniającego pojemność
kondensatora obrotowego
anteny DDRR
Odpowiedzi, koniecznie oznaczone dopiskiem „Konkurs - DDRR 09/03”, należy nadsyłać w terminie 45 dni od ukazania
się tego numeru EdW. Nagrodami w konkursie będą kity AVT lub książki.
Elektronika dla Wszystkich
51
[ Pobierz całość w formacie PDF ]