.

Ο λόγος στασίμων 1:1 ενός κεραιοσυστήματος, δεν συνεπάγεται τον 1:1 λόγο μεταφοράς ισχύος, προς την κεραία!

Monday, 25 February 2008

Κάθετες Κεραίες ή αλοιώς και μονόπολα!


¨ένας σταθμός ασυρμάτου είναι τόσο αποδοτικός, όσο η κεραία από την οποία εκπέμπει¨
ARRL Antenna Book
Υπάρχουν δυο τύποι κεραιών. Οι κάθετες και οι οριζόντιες. Καμιά φορά και ο συνδυασμός αυτών.
ΚΑΘΕΤΕΣ ΚΕΡΑΙΕΣ
Είναι αυτό το οποίο τις χαρακτηρίζει. Το εκπέμπον στοιχείο είναι κάθετο ως προς το έδαφος. Πλεονέκτημα αυτής της κεραίας είναι η ανάγκη για ένα μόνο σημείο στήριξης (συνήθως στο κάτω μέρος). Μειονέκτημα αυτής της κεραίας είναι το γεγονός ότι για τις χαμηλές συχνότητες το ύψος γίνεται πολύ μεγάλο, με αποτέλεσμα προβλήματα στήριξης και ευσταθείας, για τον μέσο ερασιτέχνη. Λόγο της χαμηλής γωνίας ακτινοβολίας, είναι ιδανική κεραία για DX. Χρειάζεται όμως πολύ καλή RF γείωση. Αυτό δεν έχει να κάνει με το πόσα ηλεκτρόδια γείωσης θα τοποθετήσουμε στο έδαφος αλλά με τα Radials. Από μελέτες οι οποίες έχουν γίνει την δεκαετία του 30 ( G.H.Brown, R.F.Lewis και J.Epstein, “Ground Systems as a Factor in Antennas EfficiencyJune 1937) και δεν έχουν διαψευσθεί από κανέναν κατασκευαστή κεραιών, χρειάζεται να τοποθετήσουμε ακτινικά ξεκινώντας από την βάση της κάθετης κεραίας μας 120 Radials μισού μήκους κύματος (λ/2) για την συχνότητα για την οποία είναι συντονισμένη η κεραία μας. Δύσκολο πράγμα θα μου πείτε.

Δεν γίνεται διαφορετικά. Ή τοποθετείτε τα Radials ή η γωνία ακτινοβολίας ανεβαίνει και η κεραία σας ακτινοβολεί σαν δίπολο χαμηλού ύψους. Κυκλοφορούν στην Ελληνική αγορά «κάθετες κεραίες» οι οποίες κοστίζουν ακριβά στους αγοραστές τους. Χωρίς κιόλας να δίνουν όλα αυτά που υποτίθεται ότι υπόσχονται.
Αλήθεια, τι είναι κεραία;
Κεραία είναι το μέσο δια του οποίου ακτινοβολείται στον χώρο Ηλεκτρομαγνητική Ακτινοβολία. Θα σας σοκάρω λέγοντας ότι και ένας μεταλλικός συνδετήρας είναι εν δυνάμει μια κεραία, ανεξαρτήτως συχνότητας. Με μια καλή μονάδα προσαρμογής μπορεί να «συντονίσει» ακόμα και στα 160 μέτρα! Εμείς οι ίδιοι όταν καιγόμαστε από RF, γινόμαστε εκείνη την στιγμή κεραίες. Συνεπώς μερικά κομμάτια αλουμίνιο, ενωμένα μεταξύ τους σε κάθετη διάταξη είναι μια κεραία. Και μάλιστα κάθετη! Ο συντονισμός της όμως και εδώ αρχίζουν τα ωραία, γίνεται με την βοήθεια ενός ATU του ιδίου κατασκευαστή.
Για να δικαιολογηθεί το «κάθετο» της κεραίας, κάτω από το ATU, συνιστάται να τοποθετηθούν 2 ράντιαλ για την κάθε μία μπάντα λειτουργίας. Η θεωρία ορίζει και μάλιστα από το 1937 ότι, για ένα κάθετο μονόπολο λ/4 τα ράντιαλς που θα ξεκινήσουν ακτινικά από την βάση του θα είναι λ/2 και μάλιστα 120 τον αριθμό. Αυτό το κάθετο πράγμα δεν ανήκει σε καμία κατηγορία μήκων κύματος. Δεν είναι λ/4, δεν είναι λ/2 , δεν είναι 5/8. δεν είναι τίποτα απ’ όλα αυτά. Είναι μία random wire κάθετη. Μην έχοντας άλλη εναλλακτική λύση δουλεύω και εγώ τώρα με μία random wire. Η μόνη διαφορά είναι ότι η δικιά μου είναι οριζόντια και με μήκος γύρο στα 45 μέτρα έχει μεγάλη γωνία ακτινοβολίας ενώ, η άλλη σαν κάθετη και μόνο 9 μέτρα έχει χαμηλή γωνία και κάνει για DX.
Νομίζετε!
Όσο λιγότερα τα ράντιαλς τόσο μεγαλύτερες οι απώλειες στο σημείο τροφοδοσίας. Ανάλογη με τις απώλειες είναι και η γωνία ακτινοβολίας. Μεγάλες απώλειες, μεγάλη γωνία ακτινοβολίας. Γι’ αυτό κιόλας να εκπέμπουν τόσο καλά στις χαμηλές, νόμιμες και παράνομες τοπικές μπάντες. Το ζητούμενο σε μία κεραία είναι να προσαρμόσουμε την είσοδό της στην ωμική αντίσταση της γραμμής μεταφοράς ή καμιά φορά και το αντίθετο. Προσθέτοντας παθητικά στοιχεία ( όπως μία μονάδα προσαρμογής) σ’ εκείνο το σημείο μόνο καλό που δεν κάνει στον λοβό ακτινοβολίας. Χωρίς να ξεχνάμε καις τις εισαγόμενες απώλειες. Δεν θα έχετε ακούσει πολλοί από σας για τον συντελεστή δ (δέλτα). Είναι ο συντελεστής απωλειών της κάθε μονάδας προσαρμογής. Ξέρει κανείς πόσες είναι οι απώλειες στην μονάδα προσαρμογής; Το μόνο που ενδιαφέρει είναι τα στάσιμα στο μηχάνημα να είναι 1.1:1.
Mα, αν δεν κάνω λάθος, το ίδιο συμβαίνει όταν στο μηχάνημα συνδέσουμε ένα Dummy Load!
Αγωνίζονται οι αγοραστές να ικανοποιήσουν τις «θείες εντολές» και να τοποθετήσουν τα ράντιαλ που «πρέπει» όσο «πρέπει». Ο μακαρίτης Doug DeMaw είναι σαφέστατος στο W1FB ANTENNA NOTEBOOK. Όταν μια κάθετη κεραία είναι μικρότερη από λ/4 τότε και τα ράντιαλς μπορούν να είναι μικρότερα χωρίς να υπάρχει μεγάλη επίπτωση στην γωνία ακτινοβολίας. Αρκεί να καλύπτουν το ενεργειακό είδωλο του κάθετου εκπέμποντος στοιχείου. Για ένα ράντιαλ μας μιλά και Les Moxon στο βιβλίο του HF Antennas for Al Locations περιγράφοντάς το στο σχήμα του τρομπονιού να γυρίζει γύρω από την βάση του μονόπολου. Συνιστά δε την ανύψωση του μονόπολου σε ύψος 0.2 του μήκους κύματος για καλύτερα αποτελέσματα.
Και τέλος στο Antenna Book στην σελίδα 3-14 το Radio Broadcast Ground Systems δηλώνει: «πειράματα δείχνουν ότι το σύστημα γείωσης το οποίο αποτελείται μόνο από 15 ράντιαλς δεν χρειάζεται να είναι πάνω από 0.1 του μήκους κύματος μακριά, ενώ το σύστημα το οποίο αποτελείται από 113 ράντιαλς συνεχίζει να είναι αποτελεσματικό έως και του 0.5 του μήκους κύματος».
Τώρα αν κάποιος δεν έχει καταλάβει την διαφορά ακόμα, ας τα πω πιο απλά και με χρηματικούς όρους. Η «κάθετη κεραία» αυτή η οποία δουλεύει το ίδιο καλά με την οριζόντια δικιά μου κοστίζει πάνω από 700Ευρώ. Η δικιά μου, η οριζόντια, η οποία δουλεύει το ίδιο καλά με την κάθετη έχει ένα κόστος στην χειρότερη περίπτωση 150Ευρώ. Όσο κοστίζει μια μονάδα συντονισμού από την MFJ. Στην καλύτερη περίπτωση με την σαβούρα που μαζεύουμε στα Ham fest, θα κοστίσει ένα κλάσμα της τιμής του εμπορίου. Όποιος δεν έχει τις τυπικές ραδιοερασιτεχνικές γνώσεις και την τυπική λογική να αγοράσει ένα βιβλίο ( να ξεστραβωθεί που έλεγε και ο παππούς μου), καλό είναι να έχει χρήμα!
Και μια δωρεάν παρατήρηση. Αν η κάθετη κεραία σας δεν «δουλεύει» καλά σε τοπικό επίπεδο, στην μπάντα των 80 και 40 μέτρων, δυο τινά συμβαίνουν. Ή έχετε ένα πολύ ωραίο ραβδόσχημο Dummy Load ή έχετε μια πολύ καλή κεραία για DX.
Πολλά 73 de SV3AUW