Ασυντόνιστη Κεραία Βραχέων

Οι Ασυντόνιστες Κεραίες είναι Άγχος για τους Ραδιοερασιτέχνες  ?

Μην ανησυχείτε καθόλου για αυτές, μερικές φορές είναι πολύ καλλίτερες από τις συντονισμένες. Πάρα πολλοί ραδιοερασιτέχνες χρησιμοποιούν ασυντόνιστες κεραίες με  πολύ καλά αποτελέσματα. Με τον όρο ¨ασυντόνιστες κεραίες¨ εννοούμε ότι το μήκος της κεραίας δεν έχει καμία αναλογία με το μήκος κύματος εκπομπής. 
Όλοι οι σταθμοί θα πρέπει να έχουν προκαθορισμένο διάγραμμα ακτινοβολίας - εκπομπής και υψηλό βαθμό απόδοσης, ώστε να είναι πολύ κοντά στις προδιαγραφές, προκειμένου να μην ενοχλούν άλλους γειτονικούς σταθμούς. Γνωρίζουμε ότι ανάλογα με τον τύπο της κεραίας που χρησιμοποιούμε πρέπει αυτή να έχει προκαθορισμένο μήκος. Αυτό προκύπτει από ένα μαθηματικό τύπο που λαμβάνει υπ'όψη του τη συχνότητα εκπομπής και την ταχύτητα του φωτός. Περισσότερες πληροφορίες για τους υπολογισμούς ρίξτε μια ματιά στις δυο προηγούμενες  αναρτήσεις" Υπολογισμός Kεραίας - Antenna τύπου GROUND PLANE για VHF-UHF και ΔΙΠΟΛΑ - MULTIBAND DIPOLES (Κατασκευή SV1AHH). 

Αν η κεραία είναι κατακόρυφη και ασυντόνιστη, η απορία μερικών συναδέλφων είναι πως είναι δυνατόν να την τροφοδοτούμε με ομοαξωνικό 50 Ohms αφού η αντίσταση της είναι πολύ διαφορετική. Η απάντηση είναι, ότι η τροφοδοσία της θα γίνει  με την τοποθέτηση μιας διάταξης (ενός κυκλώματος συντονισμού) που περιλαμβάνει συνήθως πηνίο και ένα ή δύο μεταβλητούς πυκνωτές ή ίσως και κάποιο Balun. Έτσι εξασφαλίζεται ή προσαρμογή και εξισορρόπηση των σύνθετων αντιστάσεων καθόδου 50 Ohms και κεραίας. Οι διατάξεις συντονισμού πρέπει να συναντώνται στη βάση-αρχή της κεραίας και όχι στην έξοδο του πομπού. Αν η διάταξη συντονισμού τοποθετηθεί στην έξοδο του πομπού αναπτύσσονται στάσιμα κύματα στην κάθοδο και επιστρέφει ανακλώμενη ισχύς στον πομπό.

 

Το κύκλωμα συντονισμού μπορεί να είναι διάταξης Τ ή Π. Η διάταξη Τ περιλαμβάνει ένα πηνίο και ένα μεταβλητό πυκνωτή, η διάταξη Π περιλαμβάνει ένα πηνίο και δύο μεταβλητούς στα άκρα του. Στη διάταξη Τ μπορεί να συναντήσουμε δυο πυκνωτές στη σειρά και ένα πηνίο να γειώνεται από τη σύνδεση τους. Μπορεί όμως να είναι και ένα tuner εμπορίου ή ακόμη μια home made κατασκευή.

Για παράδειγμα, θα μπορούσαμε να αναφέρουμε την περίπτωση που χρησιμοποιούμε κατακόρυφες κεραίες με radial στο σπίτι μας ή στο αυτοκίνητο. 



Ένας πολύ δημοφιλής τύπος είναι η κεραία 5/8. Αυτή έχει μήκος κατακόρυφου στοιχείου αντίστοιχο με τα 5/8 του μήκους κύματος της συχνότητας που θα χρησιμοποιηθεί. Λαμβάνοντας υπ‘ όψη μια μείωση 8 % λόγω του πάχους του αλουμινίου.   Η 5/8 έχει υψηλότερη απολαβή σε σχέση με τη λ/4. Εδώ πρέπει να αναφέρουμε ότι η λ/4 είναι συντονισμένη κεραία για τη συχνότητα που χρησιμοποιείται αφού παρουσιάζει αντίσταση 50 Ohms. Τα radials πρέπει να σχηματίζουν γωνία 45 μοιρών σε σχέση με τον ιστός. Η κατακόρυφη κεραία τύπου 5/8 είναι ασυντόνιστη γιατί η αντίσταση που παρουσιάζει στη συγκεκριμένη συχνότητα είναι διαφορετική των 50 Ohms. Αν όμως τα radials σχηματίζουν γωνία 90 μοιρών με το κατακόρυφο στοιχείο τότε η αντίσταση της 5/8 είναι 50 Ohms. Με τον τρόπο αυτόν καταφέραμε να συντονίσουμε μια κεραία που δεν έχει αντιστοιχία (πολλαπλάσιο ή υποπολλαπλάσιο) με το μήκος κύματος εκπομπής.

Για να διευρύνουμε σε μεγαλύτερο εύρος συχνοτήτων το συντονισμό μπορούμε να κοντύνουμε λίγο την 5/8 και να προσθέσουμε ένα πηνίο στη βάση της με λίγες σπείρες.      

Έτσι η κάθοδος “βλέπει” μια κεραία πολύ καλά συντονισμένη με αντίσταση 50 ohms αλλά με "χαμηλή ποιότητα συντονισμού".



Έτσι λοιπόν μην ανησυχείτε καθόλου αν έχετε τη δυνατότητα να τοποθετήσετε μια κεραία μεγαλύτερη από την προβλεπόμενη από τους τύπους. Η απολαβή της θα είναι καλή και η προσαρμογή της μπορεί να γίνει εύκολα με κάποια διάταξη συντονισμού (tuner, balun).  Αν όμως το μήκος της είναι μικρότερο τότε μπορούμε εύκολα να τη συντονίσουμε με ένα κύκλωμα Τ ή Π όμως η απολαβή θα είναι μικρότερη από την προβλεπόμενη σε σχέση με μια συντονισμένη.

Γνωρίζουμε ότι η αντίσταση της κεραίας ποικίλει ανάλογα με το μήκος της σε σχέση με τη συχνότητα εκπομπής.

Μια long wire παρουσιάζει ποικιλία αντιστάσεων ανάλογα με τη συχνότητα και βέβαια πολύ καλή απολαβή λόγω του μεγάλου μήκους της. Μπορεί να φτάσει τα 450 Ohms σε μήκη μικρότερα του μήκους κύματος εκπομπής. Το ερώτημα είναι αυτό ακριβώς, πως θα τη συντονίσουμε για να ταιριάξει με τα 50 Ohms της καθόδου;

Σίγουρα δεν θα προσπαθήσουμε με ένα tuner στην έξοδο του πομπού να συντονίσουμε την κεραία. Η ένδειξη που θα έχουμε στη γέφυρα στασίμων θα είναι  χαμηλή γιατί μετράμε την προσαρμογή πομπού και συντονισμένου στην κάθοδο που δεν λειτουργεί ως απλή γραμμή μεταφοράς αλλά εκπέμπει ως μέρος της κεραίας. Έτσι αναπτύσσονται στάσιμα κύματα στην κάθοδο και επιστρέφει ισχύς από την κεραία λόγω ανάκλασης, αμφότερα θέτουν σε κίνδυνο τον πομπό. Αν όμως τοποθετηθεί ένα Balun 1:9 στη θέση τροφοδοσίας της long wire (end feed) τότε τα 50 Ohms ταιριάζουν απόλυτα με τα 450 της κεραίας (1:9). Με τον τρόπο αυτόν συντονίσαμε την κεραία πάνω στην κάθοδο. Τα στάσιμα που μετράμε στην έξοδο του πομπού είναι σε χαμηλά επίπεδα για μεγάλο εύρος συχνοτήτων στα βραχέα.

Isolator

Αν αποφασίσουμε να τοποθετηθεί κύκλωμα συντονισμού για να ταιριάξουμε την κεραία στην κάθοδο αυτό θα πρέπει να τοποθετηθεί στην έξοδο του ομοαξωνικού. Εδώ η δυσκολία είναι ο συντονισμός σε κάθε αλλαγή πάντας όμως σήμερα η τεχνολογία μας επιτρέπει με τους διάφορους αυτοματισμούς να φέρνουμε κοντά μας ότι θέλουμε... (τηλεχειρισμός).

Από την πολυετή εμπειρία μας στις κατασκευές κεραιών ερασιτεχνικά αλλά και επαγγελματικά θα προετείναμε ανεπιφύλακτα να τοποθετούμε  πάντα isolator- απομονωτή σε κάθε κεραιοκατασκευή (εμπορίου ή Home Made) για την αποφυγή επιστροφής RF προς τον πομπό μέσω της καθόδου. Το εξάρτημα αυτό μπορεί να τοποθετηθεί στη σύνδεση κεραίας- καθόδου ή στη σύνδεση της καθόδου με τον πομπό.

Διαβάστε περισσότερα στην προηγούμενη ανάρτηση «Long Wire Antenna». 

73 de SV1RRV