Koax kollineár antenna

Sokan tartanak tőle, pedig ha kellő precizitással el tudja valaki készíteni, akkor egy nagyon hálás antennát kaphat eredményül. A kollineár elrendezésű antennák működésének logikájába nem megyek bele, azt meghagyom a Rothamel-féle antennakönyvre, ugyanakkor annak átolvasása erősen ajáőnlott, ha mélyebb ismereteket akarsz az antennáról gyűjteni! Itt elsősorban az elkészítés, a beüzemelés, és az üzemeltetési tapasztalatokat szeretném megosztani.

Az antenna felépítése az 1. ábrán látható. Főbb részei az illesztőcső, a sugárzók, valamint az ellensúlypálca. Az anyaga RG58-as kábel. Sokan szegezik nekem a kérdést, hogy miért pont ez a kábel, hiszen meglehetősen nagy a csillapítása?! Miért nem lehet H155-ösből? A válasz az eltérő rövidülési tényező, amely alapjaiban befolyásolja az antenna hosszúságát. Ez az érték adja meg, hogy a kábelen belül az elektromágneses hullámok terjedési sebessége a szabad térben mérhető értékhez képest hanyadrészére csökken, vagyis milyen mértékben csökken a kábelen belül a jel hullámhossza. Ez az arány az RG58-as esetében 0.66, vagyis 2/3 részére lassul a jel. A kisebb csillapítású kábelek rendszerint 0.8 és 0.85-ös érték között mozognak, amely azt eredményezné, hogy a teljes hossz egy H100-as kábel esetén közel 1.3-szorosra adódna. Ez a következtetés a főbb elemek számítási módjából következik. A legfontosabb a sugárzók képlete, amely a következő: 300/f/2*r. A 300 az elektromágneses hullámok terjedési sebessége nyílt térben, km/s-ban megadva. Az "f" a frekvencia, míg az "r" a rövidülési tényező. A kettes osztó a félhullámú tag hosszának meghatározását szolgálja. A képlet az 1. ábra szerinti elrendezésben szereplő tagokon az árnyékolás hosszát adja meg. Erre oldalanként 5-5mm-t rá kell hagyni a forrasztások helyének! Az első sugárzó az illesztőcső végénél kezdődik és innen kell felmérni az első előre kiszámított hosszt az árnyékolásra. A sugárzók méreteinek kiszámítása után az illesztőcső és az ellensúly pálcájának hosszúsága egy egyszerű arányszámítással megkapható: az illesztőcső a sugárzó hosszának 0.71-szerese, míg az ellensúly a 0.75-szöröse.

Nálam a kivitelezés első lépése az összes sugárzó leszabásával és blankolásával történik. Ezt célszerű egy kimondottan erre a célra gyártott koaxblankolóval megtenni, mivel jelentősen leegyszerűsíti a dolgunkat. A sugárzók után elkészítem az első hosszabb koaxdarabot, amelyen kialakítom az illesztőcső forrasztásához szükséges kis "ablakot" a külső árnyékoláson, valamint méretre szabva elkészítem a sugárzókhoz hasonló blankolást a végén. A kivágott ablakra cincseppet forrasztok, melyre ráhúzom a már méretre vágott csövet. Én személy szerint alucsövet használok, így a tényleges forrasztás nem kivitelezhető, de a csövet akár krimpelő, akár kombináltfogó segítségével tökéletesen rá lehet szorítani a cincseppre. A koaxdaraboknál nagyon gondosan ügyelni kell rá, hogy az árnyékolóharisnya minden elemi szálát levágjuk, mert ugyan könnyen kiküszöbölhető hiba, de egy ilyen is képes nemkívánatos zárlatot okozni! Következik a forrasztás. Ezt párossával kezdem el, mindíg 2-2 darabot összeillesztve. Az összes pár elkészítését követően multiméter segítségével rövidzárlatot keresek az árnyékolás és a melegér között. Amennyiben nem találok, úgy jöhet a forrasztások szigetelése. A legtöbb esetben egyszerűen körbetekerem szigszalaggal, ügyelve a későbbi elhelyezést, hogy a szigszalag rétegei alá ne mehessen be víz, hanem az mintegy lepergetve magáról védje a forrasztásokat (ergó lentről fölfelé tekerem rá, ha a későbbi kihelyezés irányát vesszük figyelembe)! Néha kérik tőlem, hogy még zsugorcsővel is erősítsek rá, de őszintén szólva sok haszna nincs, de legalább bonyolultabbá teszi az esetleges javításokat a későbbiekben... Ha minden páros hibamentes és le is van szigetelve, akkor 4-4-es összeállításokat készítek, majd ezeket is ellenőrzöm. Ennek az elkészítési módnak az a lényege, hogy ha bárhol zárlat keletkezik, akkor bármely más módszerhez képest gyorsabban található meg a hiba helye: a hibás darabot mindíg a felénél kell szétforrasztani és rámérni a megmaradt darabokra. Ha egyik darabra sem mutat hibát a műszer, akkor minden bizonnyal pont a szétforrasztott kötésnél volt gond! Másik módszer az elsütés. Hibás darab esetén 12-18V-os tápegységet kötve rá rövid időre, a kisebb szálak könnyen felizzanak, elszakadnak és a zárlat máris megszűnik. Problémásabb esetben, ha a szakadás nem jön létre, akkor is felmelegszik annyira, hogy kiadja a hiba pontos helyét. Végezetül már csak az ellensúly utolsó pálcáját kell forrasztani. Ez meglehetősen kényes pontja az antennának, mivel -PMR esetén- a közel 17cm hosszú fémdrót súlyát a melegér nem képes megtartani és félő, hogy hosszútávon ki is fárasztja az anyagot, elszakítva azt. Ennek kiküszöbölésére az RG58 külső árnyékolásából szoktam egy kb. 2cm hosszú darabot ráhúzni az utolsó forrasztásra. Ez már kellő tartást biztosít a fémpálcának. Itt jegyezném meg, hogy ennek anyaga bármilyen forrasztható fém lehet, átmérője pedig 2 és 3mm közöttinek kell lennie. Az utolsó feladat az antenna aljának kialakítása. A második leggyakoribb kérdés, hogy az RG58-at le lehet-e vezetni direktbe tápvonalként egészen a rádióberendezésig? A válaszom: Nem érdemes! Mint az már volt említve, az RG58-asnak már VHF és UHF frekvenciákon, így PMR-en is meglehetősen nagy a csillapítása, vagyis sok lenne rajta a jelveszteség mind adásnál, mind vételnél. Érdemesebb az antenna aljára egy nagyfrekvenciás csatlakozót tenni és onnan már kellően jó minőségű kábellel levezetni azt. Az elemek száma bizonyos ésszerűségi határig tetszőleges, de 16 elem fölé és 4 alá nem érdemes menni, valamint csak páros lehet!

Sajnos a katalógusadatok nem minden esetben adnak igaz értékeket, így a rövidülési tényező eltérhet a 0.66-tól, továbbá általam is legalább három különböző kivitel létezik az RG58-ason belül, amely szintén befolyásolhatja az eredményt. Az első antenna elkészítése után érdemes készíteni egy SWR diagramot, amelynek segítségével pontosan megállapítható, hogy hol rezonál, vagyis melyik frekvencián működik a legjobban az antenna. Egy konkrét példa. Az elkészített antenna a kapott grafikon tanulsága szerint 440MHz-en működik tökéletesen, a 446MHz-es méretezési frekvencia helyett. Megoldás: mivel magasabb frekvenciára kell átszabni az antennát, ezért rövidebb tagokra lesz szükség. Hogy mennyivel? Számoljuk ki egy egyszerű arányszámítással: 440/446=0.9865, vagyis ennyiszeresére kell megrövidíteni minden tagot. 22,2mm-es első számítást feltételezve ez 21.9mm-es korrigált étréket ad. A 3mm-es rövidítés meglehetősen aprólékos munkát jelentene, így ilyen esetben érdemes egy teljesen új darabot készíteni, az első pedig amolyan tartalék, vagy kisebb távolságú/helyi forgalmazásra még tökéletesen jól használható marad. Ezen hibakorrekcióból következik, hogy az antenna a kezelhető fizikai hosszokon belül bármilyen frekvenciára átszámolható! PMR-re, 2m-re, valamint 3m-es műsorszóró sávra készített antennák esetében is tökéletesen működött az elméleti számolás, amely a PMR sávon végzett korrekciót követően 2m-en, valamint 3m-en már abszolút hibamantes értékeket adott az első elkészítésnél is! Az antenna elhelyezését tekintve viszont erősen törekedni kell rá, hogy lehetőleg semmilyen tereptárgy, vagy fa ne legyen a közelében (20~25m). Jellegzetessége, hogy talajszintről próbálva nagy csalódást okozhat egyszerűbb, kisebb nyereségű antennákhoz képest is (pl: ground plane, 5/8-os sugárzó), viszont kellően akadálymentes magasságba emelve megmutatja igazi tudását! Ezt a tudást a 2. ábra szemlélteti, amely az elkészített antenna nyereségét mutatja be a sugárzó tagok számának arányában.