Podporujem Kódex DX správania

štvrtok 8. októbra 2020

Invisible End Fed Non Resonant Antenna (iEFLW)


          Je to Invisible End Fed Long Wire Antenna alebo neviditeľný, na konci napájaný dlhý drôt. Nepripomína anténu, ktorá pracuje na pásmach 80 až 6 metrov, vrátane pásiem WARC. Anténa je vhodná pre radovú zástavbu alebo sídliská, kde nemôžu byť natiahnuté dipólové antény. Prispôsobovací transformátor je blízko hamshacku a používa 1:9 UnUn transformátor, ktorý prevedie impedanciu antény na zvládnuteľnú hodnotu PSV <1:3 pre Váš transceiver s ATU. Ale anténny tuner musíte vždy používať.


          Anténa je pre amatérov žijúcich v činžiakoch, túžiacich po neviditeľných anténach, ale je vhodná aj pre plachetnice, pre bývajúcich v manzardke, v podkroví, či v domčeku na dvore. Je ideálna aj pre ARES a SOTA z prírody, ale nie je to DX-anténa. Pre najlepšie výsledky musí byť vysoko.

          Účinnosť všetkých z konca napájaných antén je daná kvalitou uzemnenia studeného konca prispôsobovacieho transformátora alebo kvalitou protiváhy. Na konci napájaná anténa s prispôsobením 1:9 musí mať lepšie uzemnenie ako s 1:49. Pozri obr. 9.

Skladá sa z:
- UnUn 1:9 na toroidoch 2xFT140-43 alebo -61 na max. 100 W, alebo 2xFT240-43 (-61) na 800 W, pokrývajúci pásma 80-6 m s malými stratami.
- Dva izolátory na konce antény, vhodné na vysoké napätie a veľké mechanické zaťaženie
- 26,7 metra izolovaného anténneho vodiča na žiarič, plus rezerva na pripevnenie, alebo iná vhodná dĺžka.
- 5,15 metrov rovnakého anténneho vodiča na protiváhu, plus rezerva na pripevnenie.
- CNF filter podľa DG0SA alebo W1JR, najlepšie dva kusy.

 


                           Obr. 1 UnUn 1:9 3x9 závitov s toroidom FT240-61 160-10m

          Srdce antény je transformátor 1:9, teda 50 Ω/450 Ω. Navinuté vedenie musí mať impedanciu Zo=√450.50=150 Ω. Sieťová PVC dvojlinka 2x1,5 má impedanciu asi 120 Ω. Dva vodiče SIF 1,5 majú impedanciu asi 140 Ω.  Dva smaltované vodiče majú impedanciu okolo 10 ohmov a tento UnUn nie je vhodný pre EFLW anténu. Takže transformátor navinieme na dva toroidy FT240-43 3x3 závitov drôtmi SIF 1,5 so silikónovou izoláciou, prípadne na dva toroidy s polovičnými stratami FT240-KB 3x5 závitov toho istého vodiča. Transformátor s toroidmi FT240-KB je na výkon asi 800 W a umelohmotná škatuľka, v ktorej je transformátor musí mať v spodnej časti minimálne dva vetracie otvory.               

           Transformátor 1:9 na 100 W som navinul na dva toroidy TX36/23/15-4C65, trifilárne šesť závitov (3x6 záv) vodičom 1 mm2 s teflónovou izoláciou a vstaval som ho do skrinky U-01-4 opäť od GME (obr. 2 a 3). Podobný transformátor 100W sa dá navinúť na dva toroidy FT140-43 3x6 závitov SIF alebo teflónového vodiča. Hmota 4C65 má podobné vlastnosti ako -61, hmota -43 má väčšie Al. Nakoniec som použil tri toroidy TX36/23/15-4C65 a 3x6 závitov teflónového vodiča. Aby sa tieto baluny neuvarili, musíte mať dostatočne veľké toroidy a matchboxy treba vždy vetrať a chladiť. Pri použití 100 W som nepozoroval zahrievanie matchboxu, hlavne pri FT8 sa časom nemenilo PSV.

Pozn.: Trafo sa
navíja jednoducho jedným vodičom s odbočkou (odb.) v jednej tretine. Začíname vinúť od odbočky smerom na obe strany (začiatok a koniec). Napríklad, vinieme 3 x 8 závitov, ale najskôr prvú vrstvu 8 závitov smerom na začiatok, potom druhú a tretiu na smer koniec, aby bolo celkom navinutých 8 závitov po tri vodiče, pozri obr. 9a. Je to tiež trifilárne vinutie, ale nemusíme nič prepájať.

                                                                       


               Obr.2 UnUn 1:9 3x6 závitov na dvoch toroidoch TX36/23/15-4C65 80 - 6 m

                                                                                     

                                    Obr.3 Skoro dokončený matchbox 1:9 100 W

                                                                               


Obr. 4 Priebeh poloviny útlmu dvoch UnUn zapojených back to back a vstupné PSV pri záťaži 450 ohmov na výstupe

         Dĺžka žiariča nerezonančnej antény 80-10 m sú 2/3 (4/5) ʎ/2 dĺžky základného pásma, krát skracovací činiteľ vodiča. L=(2/3x300x0,95)/(2x3,55)=26,7 (32,84) metra . Pre pásma 40-10 m je vhodná dĺžka 16.05 m. Základný prameň tejto antény z USA uvádza odskúšanú dĺžku žiariča 25,9 metra. Majitelia väčších pozemkov si môžu dovoliť dĺžku žiariča L=(2/3x300x0,95)/(2x1,85)=51,35 m. Doporučených dĺžok žiariča je viacej, ale nesmú to byť násobky ʎ/2. Max. PSV okolo 1:3 môžeme očakávať na všetkých pásmach okrem 80 m.  Anténny vodič má na každom pásme impedanciu asi 450 Ω (250-600 Ω), aby mala minimálne straty vyžaduje si jednu alebo dve 5,15 metra dlhé protiváhy, alebo pripojenie vývodu GND matchboxu (doporučuje sa) na dobre uzemnený stožiar. Uzemnenie je lepšie ako protiváha. Číslo v zátvorke udáva dĺžku žiariča 4/5 ʎ.

Odporúča sa:
Pre najnižšie pásmo 1,8 MHz dĺžka žiariča 51,35 m (61,57m) a koax je min. 39,6 m dlhý .
Pre najnižšie pásmo 3,5 MHz dĺžka žiariča 26,7 m (32,84 m) a koax je min. 9,8 m dlhý. Je to najpoužívanejší typ antény.
Pre najnižšie pásmo 7,1 MHz dĺžka žiariča 13,4 m (18,28 m) a koax je min. 15,2 m dlhý a je to pre utláčaných amatérov.
Protiváhy sú 2 x 5,15 m.
Firma myantennas.com uvádza tieto vhodné dĺžky žiariča 44feet= 13,41m, 60feet=18,28m, 73feet= 22,25m, 88feet= 26,82m, 107feet= 32,61m, 140feet= 42,67m, 173feet= 52,7m, 202feet=61,57m. 
Uzemnenie prispôsobovacieho obvodu je na hromozvodnú sieť domu, je pre istotu cez kondenzátor 33n/1kV, aby sa neuzemňoval nulák. Na obr. 5d je pre 50 Hz vysoká impedancia kondenzátora a pre 3,5 - 29,00 MHz nízka a tak nedochádza k uzemneniu kostry TRX na hromozvodnú sústavu.
Prispôsobenie na 50 ohmov je pomocou Pí-článku (jedno pásmo) alebo feritového toroidu 1:9 (všetky pásma). Špeciálny prípad pre najlepšie výsledky použijeme automatický tuner, napríklad MFJ-993BRT, AH-4 a pod. napájaného po napájacom koaxiálnom kábli a tento variant prispôsobenia mal najmenší útlm na všetkých pásmach, ale je najdrahší.


                                     Obr. 5 Prispôsobenie antény pre 80 až 6 m.

                   
         Anténa hlavne na spodných pásmach „šumí“ viac ako dipól, preto je nutné zaradiť do napájacieho koaxu 4,5 metra od transformátora UnUn 1:9 a pri vstupe do hamshacku baluny 1:1 podľa DG0SA, či W1JR (15 dB útlmu stačí na potlačenie šumu).
                                                                                 
           Obr. 6 CNF filter podľa DG0SA na toroide Amidon FT240-43 2x2x12 záv.


                                                                                   
                                                       Obr. 7 Schéma CNF DG0SA

Obr. 8 Balun 1:1 W1JR

         Balun W1JR má feritový toroid FT240-43, FT240-K alebo TX58/41/18-4C65. Koaxiálny kábel je RG142 50 ohmov, celkovo navinieme 2x7 závitov (alebo koľko sa zmestí). Maximálny prenášaný výkon je asi 800 W. Je to pre nás lepšie riešenie ako na obr. 6 a 7. Pracuje na všetkých pásmach 1,8 - 50 MHz.

Obr. 9a  Schéma antény EFLW, medzi vinutiami nie je treba nič prepájať
                                                                                                                                                                                                                                

                                                        Obr. 9b Zapojenie EFLW antény



                                                                                      


                    Obr. 10 Anténa EFLW na streche činžiaku, natiahnutá na kandeláber

          Anténa EFLW má pri napájanom konci (pri našom balkóne) impedanciu okolo 450 Ω a EFHW anténa tam má impedanciu okolo 3000 Ω. Pri rovnakom výkone je výstupné napätie matchboxu EFHW antény asi 2,5 krát väčšie ako výstupné napätie EFLW antény. 

Obr. 11 EFLW v RD alebo v malom činžiaku
                                                                           na prízemí

          Na obr. 10 je ideálne inštalovaná anténe EFLW, stačí tam jeden UnUn 1:1.  Anténu EFLW si môžete natiahnuť na streche podľa obr. 10, z balkónu na strom, na stožiar, či medzi stožiarmi, ale vždy čo najvyššie. Vývod GND matchboxu pripojíme na zem, či na zemniacu sieť priamo alebo cez kondenzátor 33n/3kV. Matchbox a napájací koax riadne zamaskujeme. Anténa si vyžaduje dobrý anténny tuner na spodných pásmach.

Takto vyzerá moja EFLW anténa 
         Je to jednoduchá anténa, pracujúca na všetkých pásmach 3,5 až 50 MHz. Proti používaným anténam ako sú dipól, FD8, či loop nevyzerá ako anténa. Vyzerá ako optický kábel pre miestnu televíziu. Verzia na 1 kW má matchbox s dvomi toroidmi FT240-43 alebo TX58/41/18-4C65. Vinutie toroidu je z teflónového vodiča 1 mm2.  Žiarič antény mám z izolovaného vodiča s priemerom 1,2 mm dlhého 26,8 metra. Použil som matchbox podľa obr. 2 a 3, len som tam dal 3 toroidy TX36/23/15-4C65, čo je dosť na 100 W. Na nasledovnom obrázku je vidieť matchbox antény, ktorá je natiahnutá medzi umelohmotným stožiarom na balkóne a dvomi okolitými stromami. Medzi matchboxom a zariadením v hamshacku mám natiahnutý 6 metrový kus 50 ohmového kábla RG58A/U, pozri obr. 11. Od matchboxu idú 3 metre koaxu, potom som 1 m kábla stočil na trojzávitovú cievku, na ktorú som dal10 kusov nacvakávacích feritov na potlačenie povrchových prúdov na koaxe. Táto cievka je ešte na balkóne. Keď pri vstupe ho hamshacku použijeme balun 1:1 podľa W1JR nemusíme na napájací koax. dávať trojzávitovú cievku z koaxu. Posledný 2 m kus kábla ide do hamshacku. Protiváhu mám jednu 5,15 metrovú pripojenú na GND svorku matchboxu. Na pásme 80 m používam tuner Drake MN-2000.

Obr. 12 Schéma pripojenia EFLW na zariadenie

Na konci koaxu v hamshacku som zmeral impedanciu a PSV antény.

Frekvencia          PSV                   Z
3,5 MHz             1:5,16               131 + j124
3,8 MHz             1:6,52               322 -  j36
5,375 MHz         1:2,44               20,6 - j4
7,0 MHz             1:3,0                 129 + j48,8
7,2 MHz             1:3,19               158 + j13,9
10,12 MHz         1:1,45               43,8 + j16,2
14,0 MHz           1:2,02               26,9 + j12,8
14,3 MHz           1:1,97               33,8 + j23,2
18,1 MHz           1:1,76               61,3 + j29,5
21,0 MHz           1:1,21               41,5 - j20
21,4 MHz           1:1,3                 46,3 + j12,3
24,89 MHz         1:1,35               41,1 - j10,3
28,0 MHz           1:1,46               34,2 - j1,2
29,0 MHz           1:1,68               38,8 + j20
29,7 MHz           1:1,82               52,7 + j31
50,1 MHz           1:2,7                 37,2 - j42,8  

Podľa tabuľky je jasné, že okrem pásma 80 metrov môžem používať anténny tuner v transceivri (max. 100 W a PSV <1:3). Na 80 metrovom pásme je treba použiť externý ATU. Snáď by bola vhodnejšia dĺžka žiariča 32,8 m a dlhší napájací koax, ale to sa mi nevošlo na balkón. Anténu musíme natiahnuť čo najvyššie na vhodný strom, činžiak či kandeláber.
          Anténa je zaujímavá tým, že živý kolík konektoru je vodivo spojený s uzemnením (cez matchbox) a anténa je odolnejšia proti statickému prepätiu. Zariadenie potrebuje dobré uzemnenie.
          


Obr. 13 Pohľad na zavesený matchbox na balkóne

           Pri konštrukcii antény použite len predpísané toroidy a dodržte rozmery antény.
Hotové UnUn 1:9 a CNF 1:1 si môžete pozrieť na stránke www.myantennas.com, prípadne v príspevku v tomto blogu zo 4. júla 2020 "Ochrana príjmu proti indukovaným vf. prúdom na opletení koaxiálneho kábla".