Tříprvková anténa Yagi-Uda
Dal jsem si za cíl navrhnout a postavit lehkou a rozebíratelnou anténu pro rekreační vysílání v pásmu 2 m. Podmínkou bylo použití materiálu z místní prodejny železářství a využití šuplíkových zásob. Volba padla na osvědčenou tříprvkovou anténu typu Yagi. Jako stožár jsem použil malířskou hliníkovou teleskopickou tyč délky 4 m, jako ráhno hliníkový U profil 10x10 mm a prvky antény jsem vyrobil z mosazných svařovacích drátů o průměru 2 mm. Zbytek konstrukce je patrný z obrázků níže. Pro připojení antény k radiostanici s impedancí 50 ohm jsem použil ohebný a lehce dostupný koaxiální kabel RG58C/U o stejné charakteristické impedanci. V tomto případě šlo o kompromis, protože útlum kabelu v pásmu 2 m je 17,8 dB/100m a při použité délce 7 m jde o ztrátu 25 % výkonu vysílače (-1,246 dB). Symetrizaci antény zajišťuje proudový balun sestavený ze dvou „nacvakávacích“ feritových jader typu FEC 5,0 z nabídky firmy GES-Electronics. Hmotnost samotné antény bez napáječe je asi 200 g.
Pro první odhad rozměrů antény jsem použil obecně známé vztahy:
- Délka zářiče (Z) je 0,5 vlnové délky
- Délka reflektoru (R) je o 5 % delší než délka Z
- Délka direktoru (D) je o 5 % kratší než délka Z
- Vzdálenost R-Z je 0,25 vlnové délky
- Vzdálenost Z-D je 0,15 vlnové délky
K optimalizaci rozměrů antény jsem použil volně dostupné návrhové programy, které umožňují zadat geometrii antény, průměr prvků, použitý materiál, frekvenční pásmo optimalizace, rozměry ráhna, výšku antény nad zemí a další parametry. Automatická optimalizace se nastavuje podle preferencí. Například lze preferovat návrh antény pro dosažení maximálního zisku, maximálního činitele zpětného příjmu, minimálního poměru stojatých vln nebo požadované impedance v zadaném frekvenčním pásmu. Dosažení všech optimálních parametrů najednou není možné.
Na Internetu lze najít volně dostupné programy jako je Yagi Optimizer od K6STI, YagiCAD od VK3DIP nebo MMANA autorů JE3HHT, DL1PBT, DL2KQ. Navržená anténa byla optimalizována z hlediska ideálního přizpůsobení k napáječi a dosažení přijatelného činitele zpětného příjmu na pracovní frekvenci 144,3 MHz. Zisk antény je přibližně 5 dB k půlvlnnému dipólu (7,15 dB k izotropickému zářiči) ve volném prostoru. Rozměry a parametry antény lze najít na obrázcích níže. Citlivost parametrů antény na změny rozměrů v rámci milimetrů není kritická a lze ji ověřit v návrhovém programu. Pro zvýšení zisku lze navrhnout delší anténu s více prvky. Parametry antény ovlivňuje také skutečná výška nad reálnou zemí.
Později jsem si ještě vyrobil balkonovou anténu podobné konstrukce pro pásmo 70 cm. Z hlediska zisku, činitele zpětného příjmu a impedance jsou oba návrhy podobné. Útlum napájecího kabelu RG58C/U v pásmu 70 cm jsem si ověřil ve volně dostupném programu Transmission Line Details od AC6LA.
Přestože ztráty způsobené odrazem jsou téměř nulové, ostatní ztráty vedení délky 7 m již nejsou zanedbatelné a tvoří téměř 50 % výkonu. Z tohoto důvodu je vhodné použít silnější koaxiální kabel s menším útlumem. V programu si lze například ověřit, že použití o 1 mm silnějšího koaxiálního kabelu RG59 s charakteristickou impedancí 75 ohm zvýší ztráty odrazem, přesto dojde ke snížení celkových ztrát.
