Mój dipol w domowym QTH - budowa i strojenie

Strona dodana w październiku 2007

   Od ponad roku zniknąłem z pasm KF, bo mi antenę zerwało (UFO, krasnoludki, wiater – cokolwiek). Był to zwykły dipol, ale na inne wygibasy na razie nie miałem pomysłu i możliwości. Poza tym od pewnego czasu nie za bardzo się mi na niej pracowało, więc za bardzo nie rozpaczałem. Na 80m TRX wariował jak głupi, nawet skrzynka nie pomagała. Remont dachu na moim bloku okazał się zbawienny. Zmusiło mnie to do działań, z którymi pewnie jeszcze długo bym się ociągał. Co, jak i dlaczego oraz czemu dekarzy-papiarzy uważam za ... (proszę sobie podstawić dowolne obraźliwe słowo) napisałem tutaj. W końcu ma być o obserwacjach z budowy i strojenia dipola.

Na początek dwie uwagi:

1. Jeśli antena świruje, zacznij sprawdzanie od anteny, o ile jesteś pewien radia i kabli połączeniowych. W moim wypadku okazało się, że mimo „100% pewnego lutowania” puścił lut na jednym z przewodów symetryzatora, tym od strony ramion anteny. Mogło to być wynikiem dolutowania tego drutu bezpośrednio do linki antenowej, a ta się bujała, naprężała, itp., itd. na wietrze i lut nie wytrzymał.
2. Jak się już ramię anteny urwało, to trzeba było je jak najszybciej zabrać z dachu. A ja popatrzyłem, że leży, jeść i pić nie woła, to zostawiłem niebogę na dachu. Jakież było moje zdziwienie, kiedy po kilku tygodniach zastałem dach pusty! Nawet nie wiem, co się stało. Jedno jest pewne, że 20 m linki Cu 4 mm² poszło się bujać.

   Linka Cu, której użyłem na dipola, była typową linką LGY do instalacji elektrycznych, nie miała parametrów jak fosforobrąz. „Wyciągła” się tak, że było widać gołym okiem. Dlatego postanowiłem zrobić antenę z mocniejszego materiału . Poza tym symetryzator i całe przyłącze wisiały sobie bez zabudowy, narażone na wszelkie czynniki atmosferyczne. Po przeanalizowaniu wszystkich za i przeciw, a przede wszystkim tego, co mnie spotkało, robiąc nową antenę, postanowiłem, że:

• nowa antena będzie też dipolem, mimo że jestem przygotowany na powieszenia delty - będzie mniej materiału i dzięki temu trochę taniej;
• będzie zrobiona z linki stalowej - linka Cu 4 mm² kosztuje teraz tyle, że cena podana w hurtowni mnie odstraszyła; jednocześnie linka stalowa jest wytrzymalsza i w izolacji igielitowej ∅4 mm (∅3 mm sama linka) kosztowała mnie 1,17 zł za metr;
• symetryzator i pozostałe elementy podłączenia umieszczę w obudowie, by choć trochę ograniczyć narażenie całości na czynniki atmosferyczne.

   Walki ze zrobieniem całości było ze trzy dni po około 2-3 godziny. A to zapomniałem tego, a to tamtego, a tu się zastanawiałem, czy będzie dobrze, a tego nie kupiłem, bo w trakcie pracy przyszło mi do głowy nowe rozwiązanie i tak zeszło. Najgorsze było to, że w ostatniej chwili wpadłem na pomysł, by przykręcić blaszkę do podwieszenia środka anteny i wstawić śrubę trzymającą płytkę tekstolitową w puszce. Efektem tego było rozbieranie i rozlutowywanie całości, bo jedna śrubka nie przechodziła przy gnieździe antenowym, a ta przy tekstolicie to była prawdziwa wojna, żeby ją przepchnąć! Uff! Otwory, przez które przechodzą ramiona dipola, uszczelniłem silikonem. Natomiast z dołu wywierciłem 2 otworki dla wentylacji i odpływu wody kondensacyjnej.

   Ponieważ linka stalowa praktycznie się nie lutuje, do jej zamocowania postanowiłem użyć specjalnych zacisków. Jednocześnie zaciski dawały mi dobry styk galwaniczny linki z laminatem, do którego podlutowałem symetryzator. To rozwiązanie ma zapobiec rozlutowaniu połączenia, o czym pisałem wcześniej. Mam nadzieję, że zdjęcie dobrze uzupełni opis.

1. To przez tę śrubę rozkręcałem i rozlutowywałem wszystko. Nie chciała nijak wejść, a wpadłem na pomysł jej wstawienia na końcu pracy...  2. To druga śruba, z którą było sporo walki.  3. Paski laminatu z jednej strony mają styk galwaniczny z ramieniem anteny; z drugiej zapewniają dobry lut symetryzatora, który nie będzie pracował na złączu, jak to miało miejsce w starej antenie   4. Mocowanie linki stalowej zaciskami - połączenie pewne i wytrzymałe  5. Tekstolit, jako podstawa całości – trochę dziurawy, bo wykorzystany i dopasowany z poprzedniej wersji anteny Uwaga na marginesie. Jeśli ktoś z koleżanek/kolegów uważa, że długość wyprowadzeń symetryzatora powoduje SWR 1:1,5, to mogę obciąć i przelutować.

   Strojenie ostatecznie przeprowadziliśmy z Wojtkiem SP2ALT nad jeziorem niedaleko Chojnic. Po pierwsze dlatego, że w ogródku u Wojtka się nie zmieściliśmy z całą anteną. Po drugie - jak już się musieliśmy ruszyć, to niech jest z tego pożytek – postanowiliśmy popracować do dyplomu Jeziora Kaszubskie. Jest to odnośnik do oficjalnej strony programu dyplomowego. Z góry uprzedzam, że w Mozilli/Firefox otwiera się z błędem. Więc lepiej użyć „brzydkiego niebieskiego E”. A to druga strona OT PZK w Gdańsku, gdzie też jest opis dyplomu. Pracowaliśmy znad Jeziora Niedźwiedziego CJ39 koło Chojnic w pobliżu wioski Chojniczki. Dla zobrazowania skali z Chojniczek do Jarcewa jest 1,5 km.

   Rozwiesiliśmy antenę około 6 – 7 metrów nad ziemią. Moje przeoczenie, bo można było zmierzyć tę wysokość. Uzbrojeni w mikroprocesorowy SWR-meter Daiwy, FT757 i cążki do cięcia drutu przystąpiliśmy do strojenia. Antena miała startową długość 2 x 21,5 m. Tak wychodziło z obliczeń dla pasma 80 m CW, bez uwzględnienia współczynnika skrócenia. Dla przypomnienia długość fali ± wynosi 300000/częstotliwość w kHz. Wyliczenia teoretyczne dawały następujące długości:

   Po sprawdzeniu SWR-u zaczęliśmy przycinanie od 1 m. Ostatecznie cięliśmy 5 razy, odcinki po 100, 100, 50, 25 i 15 cm z każdej strony. Uzyskane wyniki pokazują poszczególne linie wykresu i tabela.

Podobny efekt znacznego skrócenia – poniżej podawanego w literaturze 2x19,5 m - zauważyliśmy, robiąc z Wojtkiem dwa dipole z PKL-ki. Oba zestrojone na 80 m, bez symetryzatora tym razem. Zastanawialiśmy się, czy to symetryzator 1:1 wnosi SWR 1,5, ale nie sprawdzaliśmy tego. Nie mieliśmy przyłącza bez symetryzatora. Sam symetryzator jest wykonany na naszym polskim rdzeniu RP 40x23x10 z materiału F82.

Na koniec dokonałem jeszcze jednego porównania. Zauważyłem dużą nieliniowość zmian SWR zależnie od częstotliwości i długości skracania podczas strojenia. Naniosłem te dane na wykres i krzywe są bardzo ciekawe. Ich analiza pokazuje, ze trzeba uważać z ucinaniem ramion. Trzeba bardzo sciśle powiązać to z założoną częstotliwością, na jakiej antena ma mieć najniższy SWR. Machając cążkami jak leci, można się zagalopować. Nas interesował kawałek pasma „polskiego SSB” i dobrze, że pod koniec cięliśmy krótszymi odcinkami!

   To tyle. Jak się komuś te informacje przydały, to i dobrze. Po zestrojeniu anteny zrobiliśmy ok. 40 QSO. W prawie połowie przypadków otrzymaliśmy raporty 59+20 dB. Nadawaliśmy mocą 100 W.

Wynikło tyle, że wzór na długość dipola dla pasma 80m może mieć postać

   Wiesiu ma różne pomysły. Czasami z kosmosu. No i jeden z takich pomysłów przyszedł mu do głowy, jak zobaczył dane ze strojenia anteny. „Zapragnął” zestawić dane obliczeniowe z danymi uzyskanymi na podstawie wzorów. Postanowił skorzystać z dwóch:

   Wzór (2) został już przeze mnie wcześniej przywołany, bo sam go użyłem. c to prędkość światła, którą przyjmuje się w zaokrągleniu dla przypomnienia – 300000 km/s. Wiesiu jako jednostek użył metry, sekundy i herce, więc miał 300 000 000 m/s i np. 3 500 000 Hz. Wyniki obliczeń z zastosowaniem tych wzorów znajdują się w poniższej tabeli w wierszach 1 i 2. Indeksy (1) i (2) wskazują, który wzór został użyty do obliczenia danych wartości. Stosując wzór (1) Wiesiu zakładał, że musi on być optymalizowany do obliczania dipola, bo pojawia się w literaturze stosunkowo często. Zresztą wnioski końcowe to raczej potwierdzają.   (UWAGA!!! Wzór (1) oblicza całkowitą długość anteny!!!)

   Kolejną rzeczą jaką Wiesiu zrobił, to przeanalizował błąd między obliczeniami a uzyskanymi rzeczywiście wymiarami, podanymi w wierszu 3. Skorzystał z najprostrzego sposobu – reguły czterech. Policzył błąd w „obie strony”. Używając numeracji wzorów otrzymał wyniki:

   Kolejnym krokiem Wiesia było odrzucenie wartości skrajnych, w celu zminimalizowania błędu obliczeń uśredniających. Dlatego do obliczenia błędu procentowego przyjął wartości z wiersza 4 dla częstotliwości 3,60 – 3,65 – 3,70 MHz. Wiersz 4, tak dla wszystkiego, przedstawia różnice długości ramion dla danych częstotliwości wynikające ze wzoru (1) i wyników pomiarów.

Podstawił to do reguły czterech wybierając długość ramienia dla częstotliwości środkowej pasma, czyli 3,65 MHz, otrzymaną ze wzoru nr (1). Ten wzór przyjął dlatego, że jego wyniki były bliższe wynikom rzeczywistym niż wzoru (2). Otrzymał wartość % różnicy równą

Przekształcając wzór (1) otrzymałem

Podstawiajac do tego wzoru uzyskane przeze mnie wyniki długość ramienia z najlepszm SWR/częstotliwość dla poszczególnych QRG otrzymałem:

Po uśrednieniu pozwoliło to zmodyfikować wzór (1) do postaci:

Może on być np. prawdziwy tylko dla pasma 80m. Sprawdzimy to strojąc z Wojtkiem SP2ALT w najbliższym czasie dipola na 10m. A na razie tyle zabaw z matematyką wydumaną w sposób stosowany :-)