Vícepásmové vertikály pro KV
“Anton” Vávra, OK1MMN, ok1mmn“zavináč“email.cz
První díl
Tento článek se zabývá problematikou funkce, oprav a kotvení vertikálů pro pásma krátkých vln obecně, tedy vertikálů většinou 6 až 8 m dlouhých, v provedení ze slitin hliníku, a to hlavně těch cenově dostupných, které opravovat a kotvit určitě potřebují, zejména pokud jsou dlouhodobě umístěny venku, na slunci, dešti, mrazu a větru. Vertikály z velmi kvalitních materiálů (např. slitin wolframu, nebo materiálů z vojenských přebytků) obvykle není třeba kotvit, ale přesto není na škodu kotvit je alespoň v jednom patře, než pak mít draze získaný vertikál trvale ohnutý, nebo zlomený, neboť každý kdo pracuje s “trubkami” ví, že co se jednou ohne, již se do původního stavu nikdy nedostane a čím lepší je materiál, tím hůře to jde. Hlavně je třeba mít na paměti, že vždy mohou nastat nečekané povětrnostní podmínky, které “pokosí” téměř jakoukoliv radioamatérskou anténu a neukotvenou pak dříve než ukotvenou.
Jako příklad KV vertikálu, který je třeba kotvit a občas i opravovat, ale je cenově dostupnější, jsem vybral vertikál Delta 6B GP - patří k nejdelším vícepásmovým vertikálům pro KV a je v české i slovenské republice poměrně rozšířen, sám ho vlastním a provozuji více než 15 let. Zde popsané poznatky jsou ale použitelné pro všechny kotvené vertikály podobných rozměrů a mohou mnohým kolegům radioamatérům být k užitku. Jako příklad ekvivalentního vícepásmového vertikálu rozšířeného ve světě (který není nutno kotvit, ale je poněkud dražší) pak uvádím vertikál HF6V firmy Butternut. Dále jsou tyto vertikály stručně popsány, zejména pak funkce jejich trapů a následuje popis oprav a kotvení vertikálů.
Vertikál Delta 6B GP
Vertikál Delta 6B GP (výrobek české firmy Delta Electronic) je šesti pásmový, s doplňky až osmi pásmový, trapovaný osmimetrový vertikál s nezkrácenými radiály pro radioamatérská KV pásma [1]. Jedná se o po elektrické a s malými výhradami i po mechanické stránce o zdařilou konstrukci, v tomto segmentu univerzálních vertikálů s největší délkou zářiče a radiálů. V neposlední řadě musím zmínit i zajímavý vzhled antény. Díky odkrytým trapům skutečně “nativní” konstrukce zapůsobí snad na každého radioamatéra svým “technickým“ vzhledem. Výroba trapů a jejich ladění je v důsledku tohoto faktu relativně snadnou záležitostí.
Obr. 1. Vertikál Delta 6B GP po 15 letech provozu
Na obr. 1 je vertikál Delta 6B GP po 15 letech provozu (patrná je výměna dvou středních prvků mezi úchyty kotev). Vidět jsou i závaží na spodních částech mírně povolených kotev (jedná se o vlastní konstrukci autora článku), která působí podobně jako tlumiče u auta. Tato dosti exoticky vyhlížející konfigurace prošla již několika vichřicemi bez závad a toto původně přechodné řešení jsem přijal jako (zatím) trvalé. Hlavním smyslem této konfigurace je umožnit teplotní dilataci kotev z nylonu nebo silonu bez obvyklých následků – kotvy jsou po čase, v závislosti na teplotě a vlhkosti vzduchu, buď příliš volné, nebo příliš utažené. Popsány ale budou i klasické způsoby kotvení.
Vertikál HF6V
Vzhled antény Delta 6B GP nabízí použít k porovnání podobnou, mnoha radioamatéry na celém světě (hlavně v USA) používanou anténu HF6V firmy Butternut, distribuovanou firmou Bencher [2]. Cena této antény se v Evropě pohybuje okolo 450 €. Nekotvená HF6V je na obr. 2.
Obr. 2. Vertikál HF6V
Delta 6B GP se od HF6V odlišuje hlavně některými konstrukčními prvky, např. použitím koaxiálních prvků místo kondenzátorů v trapech (viz obr. 1 a 2). Důležitou odlišností je i cena. Delta 6B GP se pohybuje na zhruba na 30-40% ceny HF6V. Obě antény (viz [1] a [2]) lze provozovat na pásmech 3,5 – 7 – 10 – 14 - 21 – 28 MHz s nainstalovanými doplňky (od Bencheru i Delta Electronic) pak ještě v pásmech 18 a 24 MHz. Pro vertikál HF6V firma Bencher nabízí mimo doplňků pro pásma 18 a 24 MHz i doplňky pro 1,8 MHz a 50 MHz a doplněk pro provoz vertikálu bez radiálů. Vertikál HF6V se obvykle nekotví - viz obr. 2. Manuál k HF6V naleznete na odkazu [3].
Praktické použití tohoto typu vertikálu v pásmu 3,5 a hlavně pak 1,8 MHz ovšem musíme, vzhledem k délce vertikálu, brát s rezervou. Pro poslech na všech radioamatérských pásmech, pro začínajícího radioamatéra, nebo pro občasné vysílání na téměř všech pásmech (včetně WARC) však prezentuje velmi dobré řešení. Anténu lze používat i jako referenční (můj případ) pro porovnávání s jinými, např. nově instalovanými anténami.
Funkce trapů vertikálu
Působení “trapů“ na celkovou elektrickou délku výše popsaných vertikálů je popsáno česky např. ve [4] anglicky pak ve [3]. Ve skutečnosti se v tomto případě nejedná o klasické trapy, ale pro zjednodušení je tak nazývám. Trapy (ony krásné cívky a koaxiální smyčky, či kondenzátory) na vertikálu jsou elektricky paralelní, nebo sériová zapojení cívek a kondenzátorů. Pro ilustraci zde uvádím náhradní schéma klasického trapovaného vertikálu pro tři pásma (20, 15 a 10 m), dlouhého ¼ lambda nebo méně, v horizontální poloze, na obr. 3.
Obr. 3. Zjednodušené náhradní schéma klasického trapovaného vertikálu pro pásma 20, 15 a 10 m
Vhodně umístěny, pak trapy, např. paralelní spojení cívek a kondensátorů u klasického vertikálu pro pásma 20, 15 a 10 m (viz obr. 3), působí jako skutečné “pasti“ (trap = past) a ku příkladu první trap (od paty stožáru) pro 10 m (28 MHz), pokud je v rezonanci na tomto kmitočtu, elektricky “odřízne“ pro VF signál zbytek antény. Stejnou funkci mají obvykle trapy u tribanderu (tzv. 3x3 yagi) pro pásma 20, 15 a 10 m, který je vlastně složen s šesti takovýchto vertikálů. Z toho je zřejmé, jaký asi bude rozdíl výsledků při závodě, nebo úspěšnosti “honu” na DX stanici, pokud místo vertikálu použijeme tribander.
U výše zmíněných vertikálů (viz obr. 4) ale působí trapy svou reaktancí (pro nižší pásma indukční, pro vyšší kapacitní) jako prvky prodlužující elektrickou délku antény (od paty vertikálu případ prvních dvou “paralelních” trapů), nebo naopak propojují mezi sebou vhodné části antény (v sériové rezonanci pro dané pásmo fungují jako spínač), což je případ třetího trapu. Cívky – indukčnosti, kterými se příslušná pásma ladí, jsou označeny na obr. 4 v metrech (např. 80 m = 3,5-3,8 MHz…). Možné je samozřejmě i ladění pomocí změny kapacity, ale anténa je “vybalancována“ tak, že to obvykle není třeba.
Obr. 4. Zjednodušené náhradní schéma vícepásmového vertikálu
Vpravo je pak ¼ lambda kapacitní “pahýl“ pro pásmo 15 m (pásmo se ladí změnou jeho délky). Pásmo 10 m se ladí vysunováním posledního dílu vertikálu. Pro různá pásma má tak vertikál nejen různou elektrickou délku, ale i různé násobky lambda (ne tedy jen ¼ lambda, viz [3] a [4]). Pouze poznamenám, že např. pro pásmo 80 m prezentuje elektrické prodlouženi antény více než 50% fyzické délky antény pro ¼ lambda (doporučeno je maximálně 30%), takže je zřejmé, že v tomto pásmu bude anténa málo účinná. Největším konstrukčním problémem, jak se zdá, bylo pásmo 14 MHz, kde se sice fyzická délka antény pohybuje mezi ¼ lambda a ½ lambda, ale v rezonanci zde má anténa poměrně vysokou impedanci. Aby bylo dosaženo přizpůsobení antény k napáječi (50 ohmů) i na tomto pásmu je k vertikálu připojen kus napájecího vedení (75 ohmů) délky ¼ lambda, vlastně ve funkci napáječe i zářiče zároveň, podobně jako je tomu např. u antény G5RV (kombinace žebříčku s koaxiální kabelem). Toto tvrzení jsem ověřil rozebíratelným feritovým jádrem umístěným na zmíněném kusu koaxiálním kabelu 75 ohmů nejprve u paty vertikálu a pak na konci tohoto kabelu. V prvním případě se PSV na 14 MHz výrazně zhoršilo, až na nepoužitelnou hodnotu a ve druhém se naopak zlepšilo, zatím co u ostatních pásem se PSV příliš neměnilo. Tato přímo “přetrapovaná“ anténa je důkazem tvrzení, že vyladit lze téměř cokoliv a (v daném rozsahu) na téměř jakémkoliv kmitočtu.
Druhý díl bude obsahovat kapitoly:
Opravy vertikálů a Kotvení vertikálů a menších stožárů
Literatura a odkazy na internetu
[1] Manuál k Delta 6B GP, dodávaný výrobcem společně s anténou
[2] 270-06 Model HF6V Six Band Vertical Antenna, http://www.bencher.com/hf6vx.html
[3] Anglický manuál k HF6V naleznete zde hf6v.pdf
[4] Šestipásmová vertikální anténa, Radmil Zouhar, OK2ON, Amatérské Rádio č. 11/1988