ΔΙΠΟΛΑ ΚΑΙ ΤΟ ΥΨΟΣ ΑΥΤΩΝ

ΔΙΠΟΛΑ ΚΑΙ ΤΟ ΥΨΟΣ ΑΥΤΩΝ

Πόσο ψηλά πρέπει να είναι ένα δίπολο ;

Δίπολες κεραίες – ο επηρεασμός του ύψους πάνω από το έδαφος

Συχνά ακούγεται η ερώτηση: πόσο ψηλά πρέπει να είναι το δίπολό μου; Ή αλλιώς, θα δουλέψει καλά το δίπολο μου σε αυτό το ύψος;

Δυστυχώς αυτές οι ερωτήσεις δεν μπορούν ν’ απαντηθούν αν πρώτα δεν πούμε για πια δουλειά θέλουμε το δίπολο, με άλλα λόγια πως σκοπεύουμε να δουλέψουμε με αυτό.

Μερικοί πιθανοί στόχοι για ένα δίπολο μπορεί να είναι:

DX επαφές

Τοπική εργασία: δίκτυα και κουβεντούλα

Κατευθυντικότητα: κέρδος προς μια περιοχή, ή βύθισμα προς μια άλλη

Πολυκατευθυντικότητα.

Αντίσταση στο σημείο τροφοδοσίας 50Ω

Όπως και να ‘χει, έτσι και ξεκαθαρίσετε τι ακριβώς θέλετε να κάνετε με το δίπολο σας, τότε μπορείτε να δείτε μέσα από τα σχήματα ακτινοβολίας αν τελικά θα πετύχετε το ζητούμενο.

Κάνω την υπόθεση ότι οποίος διαβάζει αυτό καταλαβαίνει ότι για DX επαφές απαιτείται χαμηλή γωνία ακτινοβολίας, με επιθυμητό κάποιο κέρδος προς την DX περιοχή.
Δίκτυα και κουβεντούλα, απαιτούν πολύ υψηλότερη γωνία ακτινοβολίας και πολυκατευθυντική εκπομπή. Η απόρριψη μιας συγκεκριμένης περιοχής μπορεί να είναι το ζητούμενο σε ορισμένες περιπτώσεις.

Αντίσταση κοντά στα 50Ω, θα βοηθήσει στον συντονισμό και στην μεταφορά από και προς το κοάξιαλ μας.
Όπως καταλαβαίνετε πολλοί απ’ αυτού του στόχους είναι μοναδικοί και δεν μπορεί να εφαρμοστούν δύο μαζί.
Υπάρχουν πάρα πολλά πράγματα που μπορεί να ζητήσουμε να μας κάνει ένα δίπολο. Αυτά που έχουμε προαναφέρει είναι και αυτά που εξαρτώνται από το ύψος του από το έδαφος. Γι’ αυτό λοιπόν δεν θα επεκταθούμε σε θέματα πολυσυχνοτικής (multiband) λειτουργίας, τροφοδοσία με ανοιχτή γραμμή και τα συναφή. Έτσι ας περιορίσουμε την έρευνα, στο πως τα χαρακτηριστικά ενός διπόλου αλλάζουν μεταβάλλοντας το ύψος του από το έδαφος.
Για να λυθεί αυτό το πρόβλημα κατασκευάσθηκε σαν μοντέλο ένα υποθετικό συρμάτινο δίπολο χρησιμοποιώντας το πρόγραμμα EZNEC (του W7EL). Το μοντέλο αυτό είναι κατά πολύ μέσα στις δυνατότητες επεξεργασίας του προγράμματος. Για όσους μπορεί να ενδιαφέρονται εδόθησαν οι πάρα κάτω προδιαγραφές:

Υλικό: 2.5mm χάλκινο σύρμα

Μήκος: 21.05m

Τύπος εδάφους: καλό (διαγ. 0.005 )
Συχνότητα: 7.00Mhz με κάποια μεταβλητότητα για συντονισμό του δίπολου ανάλογα με τις μεταβολές του ύψους.
το δίπολο υπολογίστηκε για διάφορα ύψη ξεκινώντας από τα .05 του μήκους κύματος (2.15m) έως τα 4 μήκη κύματος (170.7m) πάνω από έδαφος με καλή διαγωγιμότητα. Κάποιος μπορεί να διαφωνήσει με τον υπολογισμό των 170 μέτρων για ένα δίπολο των 40 μέτρων. Μην ξεχνάμε όμως ότι τα στοιχεία μπορούν να χρησιμοποιηθούν και σε άλλες μπάντες και ένα δίπολο των 10 μέτρων μπορεί άνετα να ανέβει στα 40 μέτρα ύψος.
Ο παρακάτω πίνακας μας δείχνει τα αποτελέσματα. Στις δύο πρώτες στήλες δίνεται το ύψος της κεραίας σε μήκη κύματος και σε μέτρα. Οι δύο επόμενες δείχνουν το μέγιστο κέρδος προς την επιθυμητή κατεύθυνση ( κατά πλάτος του σύρματος) ακολουθούμενο από την γωνία εκπομπής και τα -3 dB κάθετου εύρους ακτινοβολίας. Οι επόμενες δύο στήλες δείχνουν πάλι το κέρδος και την γωνία ακτινοβολίας/εύρος ακτινοβολίας, αλλά, για την κατά μήκος διεύθυνση (από τα άκρα του σύρματος).Τέλος οι τελευταίες δύο στήλες δίνουν την σύνθετη αντίσταση του σημείου τροφοδοσίας και την ακριβή συχνότητα συντονισμού για το συγκεκριμένο ύψος.

ύψος	ύψος		Επιθυμητή κατεύθυνση	Επιθυμητή κατεύθυνση		Άκρη Δίπολου	Άκρη Δίπολου
μήκη			Κέρδος	Γωνία Εκπομπής		κέρδος	Γωνία Εκπομπής		Συχν. Τροφοδ σίας	Συχνο τητα
κύματος	μέτρα		(dbi)	Εύρος ακτινοβολίας		(dbi)	Εύρος ακτινοβολίας		Z	Συντο νισμού
4.0*	171.4		7.75	4 / 4		5.57	72 / 13			6.93
3.0	128.5		7.83	5 / 5		5.25	68 / 14		77+ j11	6.94
2.0*	85.7		7.80	7 / 7		0	39 /		75 + j12	6.95
1.5	64.3		7.72	9 / 10		-2.50	33 /		75 + j11	6.96
1.0*	42.8		7.64	14 / 15		-11.00	20 /		74 + j08	6.96
.9	38.5		7.03	16 / 17		-8.30	22 /		85 + j13	6.94
.8	34.3		7.16	18 / 19		-6.40	25 /		84 + j26	6.88
.7*	30.0		7.95	20 / 22		-4.50	30 /		70 + j30	6.88
.6	25.7		8.35	23 / 26		-1.95	40 /		60 + j16	6.94
.5*	21.4		7.45	28 / 33		-0.51	43 / 33		71 - j00	7.00
.4	17.1		6.06	35 / 47		1.30	59 / 102		93 + j04	6.98
.3*	12.9		5.59	50 / 137		4.71	90 / 80		100 + j32	6.86
.2	8.6		6.70	90 / 118		6.70	90 / 67		71 + j56	6.77
.1*	4.3		8.21	90 / 103		8.21	90 / 66		23 + j39	6.84
.05	2.14		9.61	90 / 99		9.60	90 / 72		7 + j12	6.95

* γραφικές απεικονίσεις γι’ αυτές τις κεραίες δίνονται πάρα κάτω

Ανάλυση της «Επιθυμητής Κατεύθυνσης:
Το πρώτο πράγμα που προσέχουμε είναι ότι το κέρδος στην επιθυμητή (κατά πλάτος) διεύθυνση μεταβάλλεται πολύ λίγο σε σχέση με το ύψος. Η μόνη αλλαγή στο σχήμα είναι στην γωνία εκπομπής του πρωτεύοντος λοβού. Καθώς η κεραία πλησιάζει όλο και περισσότερο προς το έδαφος η γωνία ακτινοβολίας γίνεται μεγαλύτερη και το -3 dB κάθετο εύρος ακτινοβολίας γίνεται πιο ευρύ. Σημειώστε ότι κάτω από το σημείο αναφοράς του μισού μήκους κύματος η γωνία εκπομπής αυξάνεται δραματικά. Εάν δε το δίπολο χαμηλώσει στα 0.3 μήκη κύματος η περισσότερη ακτινοβολία φεύγει κάθετα. Αυτό εξηγεί κιόλας τον «κανόνα» που θέλει το δίπολο να είναι σε ύψος το λιγότερο ½ του μήκους κύματος για να δουλέψει DX. Χωρίς να είναι απόλυτο όμως γιατί υπάρχει και το NVIS ή ΣΚΠΚ για το οποίο θα μιλήσουμε πάρα κάτω.

Ανάλυση της ακτινοβολίας των Άκρων:
Συχνά βλέποντας την γραφική απεικόνιση του διπόλου, βλέπουμε μία οξεία κοιλιά ακτινοβολίας στα άκρα του διπόλου. Αν και τεχνικώς είναι ακριβές, μπορεί να είναι πολύ παραπλανητικό καθώς και ο πίνακας δείχνει, διότι προσπαθούμε να απεικονίσουμε ένα σχήμα 3 διαστάσεων με 2 διαστάσεις. Είναι μεγάλης σημασίας το γεγονός ότι, υπάρχει ένα μεγάλο κέρδος στα άκρα του διπόλου το οποίο ακτινοβολείται με μεγαλύτερες γωνίες. Λόγο των πολλαπλών λοβών οι οποίοι δημιουργούνται πάνω από το ½ του μήκους κύματος δεν είναι εύκολο να αποτυπωθεί σε επίπεδη μορφή. Επιλέχθηκε να επιδειχθεί το κέρδος και η γωνία εκπομπής για τον δευτερεύων λοβό με την χαμηλότερη γωνία ακτινοβολίας αλλά, δεν πρέπει να παραγνωρίζουμε ότι αρκετά συχνά υπάρχει ένας πρωτεύων λοβός σε υψηλότερη γωνία.

Ανάλυση του Σημείου τροφοδοσίας:
Το μήκος της κεραίας αναφοράς επιλέχτηκε να συντονίσει στο ύψος του μισού μήκους κύματος. Όπως ήταν αναμενόμενο η αντίσταση του σημείου τροφοδοσίας άλλαζε σημαντικά με κάθε αλλαγή του ύψους. Έτσι λοιπόν επιβεβαιώνεται αυτό που συνιστούν όλοι λέγοντας ότι ανάλογα την τοποθεσία κόβουμε ανάλογα και το δίπολό μας. Επαναλαμβάνω το ύψος έχει πολύ μεγάλη σημασία. Την αντίστοιχη συχνότητα συντονισμού για το κάθε ύψος μπορούμε να την δούμε στην τελευταία στήλη.

Λοιπόν, Πόσο ψηλά πρέπει να είναι το δίπολο για να δουλεύει καλά;
Επιστρέφουμε λοιπόν για να δούμε τι θέλουμε να καταφέρει το δίπολό μας.
Για DX, το μεγάλο ύψος είναι απαραίτητο αφού περισσότερη ισχύς συγκεντρώνεται μεταξύ των 5 και 15 μοιρών και αυτό είναι το μεγάλο πλεονέκτημα. Ύψη γύρο στο ένα μήκος κύματος είναι απαραίτητα για να έχουμε και πλευρική εκπομπή στις ίδιες μοίρες. Όπως και να ‘χει το «ψηλότερα» δεν είναι και καλύτερα. Δώστε προσοχή στο μέγεθος των δευτερευόντων λοβών στην διεύθυνση κατά πλάτος του διπόλου. Μερικά ύψη δείχνει ότι δουλεύουν καλύτερα από κάποια άλλα στην καταπολέμηση του τοπικού QRM.
Για τοπικές επαφές χαμηλότερα ύψη δείχνουν να είναι πιο αποτελεσματικά. Προσέξτε πόσο πολυκατευθυντικό το δίπολό μας γίνεται στα μικρά ύψη. Κάτω από τα 0.4 του μήκους κύματος υπάρχει λιγότερο από 1 dB εξασθένησης στα άκρα του διπόλου, πράγμα το οποίο συνιστά ένα ύψος μεταξύ 0.3 και 0.4 του μήκους κύματος να είναι το ιδανικό για τοπικά δίκτυα και κουβεντούλα.
Η αντίσταση του σημείου τροφοδοσίας και το ταίριασμά της με την γραμμή μεταφοράς δεν δείχνει να έχει μεγάλη σημασία εκτός, από τα πολύ χαμηλά ύψη. Τα αποτελέσματα του ύψους σε 2:1 εύρος στασίμων δεν ερευνάται από το πρόγραμμα.

Διαγράμματα Ακτινοβολίας
Στο πρώτο διάγραμμα έχουμε ένα δείγμα της ανύψωσης και κατά πλάτος (λευκή γραμμή) και από το άκρο (κίτρινη γραμμή) για ένα ύψος 4 μήκους κύματος ή 170 μέτρων. Σημειώστε την σημαντικά υψηλή γωνία ακτινοβολίας προς όλες τις κατευθύνσεις συν το γεγονός των εξαίρετων λοβών χαμηλής γωνίας. Γωνία ακτινοβολίας (takeoff angle) 4°.

Αυτό το διάγραμμα δείχνει το δείγμα ανύψωσης για ένα ύψος 2 μήκων κύματος ή 85 μέτρων. Το λευκό ίχνος είναι κατά πλάτος του διπόλου. Το κίτρινο ίχνος είναι κατ’ άξονα (από τα άκρα). Ακόμα, αρκετή ακτινοβολία σε μεγάλες μοίρες. Γωνία ακτινοβολίας 7°.

Αυτό το διάγραμμα δείχνει το δείγμα ανύψωσης στο ύψος του 1 μήκους κύματος ή 42 μέτρων. Το λευκό ίχνος είναι κατά πλάτος και το κίτρινο κατ’ άξονα. Ο δευτερεύων λοβός είναι κάτω στις 47 μοίρες αλλά, ο πρωτεύων είναι στις 14 μοίρες.

Το διάγραμμα αυτό είναι ένα δείγμα ανύψωσης για ένα ύψος 0.7 του μήκους κύματος ή 30 μέτρα.
Το λευκό ίχνος είναι κατά πλάτος και το κίτρινο κατ’ άξονα. Ο πρωτεύων λοβός είναι στις 20 μοίρες. Προσέξτε τον μεγάλο κάθετο λοβό που εμφανίσθηκε.

Αυτό το διάγραμμα μας δείχνει ένα δίπολο στο μισό του μήκους κύματος ή 20 μέτρα. Η λευκή γραμμή είναι κατά πλάτος του διπόλου ενώ η κίτρινη κατ’ άξονα (από τα άκρα).
Αυτό είναι το κλασικό σχήμα!

Αυτό το διάγραμμα δείχνει την ανύψωση για ένα ύψος 0.3 του μήκους κύματος ή 13 μέτρα.
Το λευκό ίχνος είναι κατά πλάτος και το κίτρινο κατ’ άξονα.
μπαίνουμε σε κατάσταση «συννεφοθερμαντήρα» τώρα. Αλλά αυτό το θέμα της χαμηλής κεραίας θα μας απασχολήσει σε άλλο σημείο και άλλο άρθρο.

Αυτό το σχέδιο δείχνει την ανύψωση για ένα ύψος της τάξης του 0.1 του μήκους κύματος ή 4 μέτρα.
Το λευκό ίχνος είναι κατά πλάτος του διπόλου ενώ το κίτρινο κατ’ άξονα.

Όπως θα είδατε στα διαγράμματα, δημιουργείται το εξής παράδοξο.

Όταν το δίπολο είναι αρκετά χαμηλά η γωνία ακτινοβολίας του είναι κάθετη με αποτέλεσμα να μετατρέπεται σε ¨συννεφοθερμαντήρα¨ και να δουλεύει πολύ καλά με το φαινόμενο NVIS ή ΣΚΠΚ.*

Σε ένα μέτριο αλλά και εφικτό ύψος δουλεύει σαν κλασική DX κεραία.

Σε πολύ μεγάλο ύψος δε, τα κάνει κει τα δύο. ΑΛΛΑ!

Την κεραία των 7Mhz δεν μπορούμε να την σηκώσουμε στα 170 μέτρα, πόσο μάλλον την κεραία των 3.5Mhz στα 440 μέτρα, ενώ την κεραία των 28Mhz, ενώ μπορούμε να την σηκώσουμε στα 40 μέτρα δεν μας χρειάζεται ο κάθετος λοβός και εκτός αυτού για την μπάντα των 10 μέτρων υπάρχουν καλύτερες κεραίες!

ΔΙΠΟΛΑ ΚΑΙ ΤΟ ΥΨΟΣ ΑΥΤΩΝ

ΔΙΠΟΛΑ ΚΑΙ ΤΟ ΥΨΟΣ ΑΥΤΩΝ

Πόσο ψηλά πρέπει να είναι ένα δίπολο ;

Δίπολες κεραίες – ο επηρεασμός του ύψους πάνω από το έδαφος

Συχνά ακούγεται η ερώτηση: πόσο ψηλά πρέπει να είναι το δίπολό μου; Ή αλλιώς, θα δουλέψει καλά το δίπολο μου σε αυτό το ύψος;

Δυστυχώς αυτές οι ερωτήσεις δεν μπορούν ν’ απαντηθούν αν πρώτα δεν πούμε για πια δουλειά θέλουμε το δίπολο, με άλλα λόγια πως σκοπεύουμε να δουλέψουμε με αυτό.

Μερικοί πιθανοί στόχοι για ένα δίπολο μπορεί να είναι:

DX επαφές

Τοπική εργασία: δίκτυα και κουβεντούλα

Κατευθυντικότητα: κέρδος προς μια περιοχή, ή βύθισμα προς μια άλλη

Πολυκατευθυντικότητα.

Αντίσταση στο σημείο τροφοδοσίας 50Ω

Όπως και να ‘χει, έτσι και ξεκαθαρίσετε τι ακριβώς θέλετε να κάνετε με το δίπολο σας, τότε μπορείτε να δείτε μέσα από τα σχήματα ακτινοβολίας αν τελικά θα πετύχετε το ζητούμενο.

Κάνω την υπόθεση ότι οποίος διαβάζει αυτό καταλαβαίνει ότι για DX επαφές απαιτείται χαμηλή γωνία ακτινοβολίας, με επιθυμητό κάποιο κέρδος προς την DX περιοχή.
Δίκτυα και κουβεντούλα, απαιτούν πολύ υψηλότερη γωνία ακτινοβολίας και πολυκατευθυντική εκπομπή. Η απόρριψη μιας συγκεκριμένης περιοχής μπορεί να είναι το ζητούμενο σε ορισμένες περιπτώσεις.

Αντίσταση κοντά στα 50Ω, θα βοηθήσει στον συντονισμό και στην μεταφορά από και προς το κοάξιαλ μας.
Όπως καταλαβαίνετε πολλοί απ’ αυτού του στόχους είναι μοναδικοί και δεν μπορεί να εφαρμοστούν δύο μαζί.
Υπάρχουν πάρα πολλά πράγματα που μπορεί να ζητήσουμε να μας κάνει ένα δίπολο. Αυτά που έχουμε προαναφέρει είναι και αυτά που εξαρτώνται από το ύψος του από το έδαφος. Γι’ αυτό λοιπόν δεν θα επεκταθούμε σε θέματα πολυσυχνοτικής (multiband) λειτουργίας, τροφοδοσία με ανοιχτή γραμμή και τα συναφή. Έτσι ας περιορίσουμε την έρευνα, στο πως τα χαρακτηριστικά ενός διπόλου αλλάζουν μεταβάλλοντας το ύψος του από το έδαφος.
Για να λυθεί αυτό το πρόβλημα κατασκευάσθηκε σαν μοντέλο ένα υποθετικό συρμάτινο δίπολο χρησιμοποιώντας το πρόγραμμα EZNEC (του W7EL). Το μοντέλο αυτό είναι κατά πολύ μέσα στις δυνατότητες επεξεργασίας του προγράμματος. Για όσους μπορεί να ενδιαφέρονται εδόθησαν οι πάρα κάτω προδιαγραφές:

Υλικό: 2.5mm χάλκινο σύρμα

Μήκος: 21.05m

Τύπος εδάφους: καλό (διαγ. 0.005 )
Συχνότητα: 7.00Mhz με κάποια μεταβλητότητα για συντονισμό του δίπολου ανάλογα με τις μεταβολές του ύψους.
το δίπολο υπολογίστηκε για διάφορα ύψη ξεκινώντας από τα .05 του μήκους κύματος (2.15m) έως τα 4 μήκη κύματος (170.7m) πάνω από έδαφος με καλή διαγωγιμότητα. Κάποιος μπορεί να διαφωνήσει με τον υπολογισμό των 170 μέτρων για ένα δίπολο των 40 μέτρων. Μην ξεχνάμε όμως ότι τα στοιχεία μπορούν να χρησιμοποιηθούν και σε άλλες μπάντες και ένα δίπολο των 10 μέτρων μπορεί άνετα να ανέβει στα 40 μέτρα ύψος.
Ο παρακάτω πίνακας μας δείχνει τα αποτελέσματα. Στις δύο πρώτες στήλες δίνεται το ύψος της κεραίας σε μήκη κύματος και σε μέτρα. Οι δύο επόμενες δείχνουν το μέγιστο κέρδος προς την επιθυμητή κατεύθυνση ( κατά πλάτος του σύρματος) ακολουθούμενο από την γωνία εκπομπής και τα -3 dB κάθετου εύρους ακτινοβολίας. Οι επόμενες δύο στήλες δείχνουν πάλι το κέρδος και την γωνία ακτινοβολίας/εύρος ακτινοβολίας, αλλά, για την κατά μήκος διεύθυνση (από τα άκρα του σύρματος).Τέλος οι τελευταίες δύο στήλες δίνουν την σύνθετη αντίσταση του σημείου τροφοδοσίας και την ακριβή συχνότητα συντονισμού για το συγκεκριμένο ύψος.

ύψος	ύψος		Επιθυμητή κατεύθυνση	Επιθυμητή κατεύθυνση		Άκρη Δίπολου	Άκρη Δίπολου
μήκη			Κέρδος	Γωνία Εκπομπής		κέρδος	Γωνία Εκπομπής		Συχν. Τροφοδ σίας	Συχνο τητα
κύματος	μέτρα		(dbi)	Εύρος ακτινοβολίας		(dbi)	Εύρος ακτινοβολίας		Z	Συντο νισμού
4.0*	171.4		7.75	4 / 4		5.57	72 / 13			6.93
3.0	128.5		7.83	5 / 5		5.25	68 / 14		77+ j11	6.94
2.0*	85.7		7.80	7 / 7		0	39 /		75 + j12	6.95
1.5	64.3		7.72	9 / 10		-2.50	33 /		75 + j11	6.96
1.0*	42.8		7.64	14 / 15		-11.00	20 /		74 + j08	6.96
.9	38.5		7.03	16 / 17		-8.30	22 /		85 + j13	6.94
.8	34.3		7.16	18 / 19		-6.40	25 /		84 + j26	6.88
.7*	30.0		7.95	20 / 22		-4.50	30 /		70 + j30	6.88
.6	25.7		8.35	23 / 26		-1.95	40 /		60 + j16	6.94
.5*	21.4		7.45	28 / 33		-0.51	43 / 33		71 - j00	7.00
.4	17.1		6.06	35 / 47		1.30	59 / 102		93 + j04	6.98
.3*	12.9		5.59	50 / 137		4.71	90 / 80		100 + j32	6.86
.2	8.6		6.70	90 / 118		6.70	90 / 67		71 + j56	6.77
.1*	4.3		8.21	90 / 103		8.21	90 / 66		23 + j39	6.84
.05	2.14		9.61	90 / 99		9.60	90 / 72		7 + j12	6.95

* γραφικές απεικονίσεις γι’ αυτές τις κεραίες δίνονται πάρα κάτω

Ανάλυση της «Επιθυμητής Κατεύθυνσης:
Το πρώτο πράγμα που προσέχουμε είναι ότι το κέρδος στην επιθυμητή (κατά πλάτος) διεύθυνση μεταβάλλεται πολύ λίγο σε σχέση με το ύψος. Η μόνη αλλαγή στο σχήμα είναι στην γωνία εκπομπής του πρωτεύοντος λοβού. Καθώς η κεραία πλησιάζει όλο και περισσότερο προς το έδαφος η γωνία ακτινοβολίας γίνεται μεγαλύτερη και το -3 dB κάθετο εύρος ακτινοβολίας γίνεται πιο ευρύ. Σημειώστε ότι κάτω από το σημείο αναφοράς του μισού μήκους κύματος η γωνία εκπομπής αυξάνεται δραματικά. Εάν δε το δίπολο χαμηλώσει στα 0.3 μήκη κύματος η περισσότερη ακτινοβολία φεύγει κάθετα. Αυτό εξηγεί κιόλας τον «κανόνα» που θέλει το δίπολο να είναι σε ύψος το λιγότερο ½ του μήκους κύματος για να δουλέψει DX. Χωρίς να είναι απόλυτο όμως γιατί υπάρχει και το NVIS ή ΣΚΠΚ για το οποίο θα μιλήσουμε πάρα κάτω.

Ανάλυση της ακτινοβολίας των Άκρων:
Συχνά βλέποντας την γραφική απεικόνιση του διπόλου, βλέπουμε μία οξεία κοιλιά ακτινοβολίας στα άκρα του διπόλου. Αν και τεχνικώς είναι ακριβές, μπορεί να είναι πολύ παραπλανητικό καθώς και ο πίνακας δείχνει, διότι προσπαθούμε να απεικονίσουμε ένα σχήμα 3 διαστάσεων με 2 διαστάσεις. Είναι μεγάλης σημασίας το γεγονός ότι, υπάρχει ένα μεγάλο κέρδος στα άκρα του διπόλου το οποίο ακτινοβολείται με μεγαλύτερες γωνίες. Λόγο των πολλαπλών λοβών οι οποίοι δημιουργούνται πάνω από το ½ του μήκους κύματος δεν είναι εύκολο να αποτυπωθεί σε επίπεδη μορφή. Επιλέχθηκε να επιδειχθεί το κέρδος και η γωνία εκπομπής για τον δευτερεύων λοβό με την χαμηλότερη γωνία ακτινοβολίας αλλά, δεν πρέπει να παραγνωρίζουμε ότι αρκετά συχνά υπάρχει ένας πρωτεύων λοβός σε υψηλότερη γωνία.

Ανάλυση του Σημείου τροφοδοσίας:
Το μήκος της κεραίας αναφοράς επιλέχτηκε να συντονίσει στο ύψος του μισού μήκους κύματος. Όπως ήταν αναμενόμενο η αντίσταση του σημείου τροφοδοσίας άλλαζε σημαντικά με κάθε αλλαγή του ύψους. Έτσι λοιπόν επιβεβαιώνεται αυτό που συνιστούν όλοι λέγοντας ότι ανάλογα την τοποθεσία κόβουμε ανάλογα και το δίπολό μας. Επαναλαμβάνω το ύψος έχει πολύ μεγάλη σημασία. Την αντίστοιχη συχνότητα συντονισμού για το κάθε ύψος μπορούμε να την δούμε στην τελευταία στήλη.

Λοιπόν, Πόσο ψηλά πρέπει να είναι το δίπολο για να δουλεύει καλά;
Επιστρέφουμε λοιπόν για να δούμε τι θέλουμε να καταφέρει το δίπολό μας.
Για DX, το μεγάλο ύψος είναι απαραίτητο αφού περισσότερη ισχύς συγκεντρώνεται μεταξύ των 5 και 15 μοιρών και αυτό είναι το μεγάλο πλεονέκτημα. Ύψη γύρο στο ένα μήκος κύματος είναι απαραίτητα για να έχουμε και πλευρική εκπομπή στις ίδιες μοίρες. Όπως και να ‘χει το «ψηλότερα» δεν είναι και καλύτερα. Δώστε προσοχή στο μέγεθος των δευτερευόντων λοβών στην διεύθυνση κατά πλάτος του διπόλου. Μερικά ύψη δείχνει ότι δουλεύουν καλύτερα από κάποια άλλα στην καταπολέμηση του τοπικού QRM.
Για τοπικές επαφές χαμηλότερα ύψη δείχνουν να είναι πιο αποτελεσματικά. Προσέξτε πόσο πολυκατευθυντικό το δίπολό μας γίνεται στα μικρά ύψη. Κάτω από τα 0.4 του μήκους κύματος υπάρχει λιγότερο από 1 dB εξασθένησης στα άκρα του διπόλου, πράγμα το οποίο συνιστά ένα ύψος μεταξύ 0.3 και 0.4 του μήκους κύματος να είναι το ιδανικό για τοπικά δίκτυα και κουβεντούλα.
Η αντίσταση του σημείου τροφοδοσίας και το ταίριασμά της με την γραμμή μεταφοράς δεν δείχνει να έχει μεγάλη σημασία εκτός, από τα πολύ χαμηλά ύψη. Τα αποτελέσματα του ύψους σε 2:1 εύρος στασίμων δεν ερευνάται από το πρόγραμμα.

Διαγράμματα Ακτινοβολίας
Στο πρώτο διάγραμμα έχουμε ένα δείγμα της ανύψωσης και κατά πλάτος (λευκή γραμμή) και από το άκρο (κίτρινη γραμμή) για ένα ύψος 4 μήκους κύματος ή 170 μέτρων. Σημειώστε την σημαντικά υψηλή γωνία ακτινοβολίας προς όλες τις κατευθύνσεις συν το γεγονός των εξαίρετων λοβών χαμηλής γωνίας. Γωνία ακτινοβολίας (takeoff angle) 4°.

Αυτό το διάγραμμα δείχνει το δείγμα ανύψωσης για ένα ύψος 2 μήκων κύματος ή 85 μέτρων. Το λευκό ίχνος είναι κατά πλάτος του διπόλου. Το κίτρινο ίχνος είναι κατ’ άξονα (από τα άκρα). Ακόμα, αρκετή ακτινοβολία σε μεγάλες μοίρες. Γωνία ακτινοβολίας 7°.

Αυτό το διάγραμμα δείχνει το δείγμα ανύψωσης στο ύψος του 1 μήκους κύματος ή 42 μέτρων. Το λευκό ίχνος είναι κατά πλάτος και το κίτρινο κατ’ άξονα. Ο δευτερεύων λοβός είναι κάτω στις 47 μοίρες αλλά, ο πρωτεύων είναι στις 14 μοίρες.

Το διάγραμμα αυτό είναι ένα δείγμα ανύψωσης για ένα ύψος 0.7 του μήκους κύματος ή 30 μέτρα.
Το λευκό ίχνος είναι κατά πλάτος και το κίτρινο κατ’ άξονα. Ο πρωτεύων λοβός είναι στις 20 μοίρες. Προσέξτε τον μεγάλο κάθετο λοβό που εμφανίσθηκε.

Αυτό το διάγραμμα μας δείχνει ένα δίπολο στο μισό του μήκους κύματος ή 20 μέτρα. Η λευκή γραμμή είναι κατά πλάτος του διπόλου ενώ η κίτρινη κατ’ άξονα (από τα άκρα).
Αυτό είναι το κλασικό σχήμα!

Αυτό το διάγραμμα δείχνει την ανύψωση για ένα ύψος 0.3 του μήκους κύματος ή 13 μέτρα.
Το λευκό ίχνος είναι κατά πλάτος και το κίτρινο κατ’ άξονα.
μπαίνουμε σε κατάσταση «συννεφοθερμαντήρα» τώρα. Αλλά αυτό το θέμα της χαμηλής κεραίας θα μας απασχολήσει σε άλλο σημείο και άλλο άρθρο.

Αυτό το σχέδιο δείχνει την ανύψωση για ένα ύψος της τάξης του 0.1 του μήκους κύματος ή 4 μέτρα.
Το λευκό ίχνος είναι κατά πλάτος του διπόλου ενώ το κίτρινο κατ’ άξονα.

Όπως θα είδατε στα διαγράμματα, δημιουργείται το εξής παράδοξο.

Όταν το δίπολο είναι αρκετά χαμηλά η γωνία ακτινοβολίας του είναι κάθετη με αποτέλεσμα να μετατρέπεται σε ¨συννεφοθερμαντήρα¨ και να δουλεύει πολύ καλά με το φαινόμενο NVIS ή ΣΚΠΚ.*

Σε ένα μέτριο αλλά και εφικτό ύψος δουλεύει σαν κλασική DX κεραία.

Σε πολύ μεγάλο ύψος δε, τα κάνει κει τα δύο. ΑΛΛΑ!

Την κεραία των 7Mhz δεν μπορούμε να την σηκώσουμε στα 170 μέτρα, πόσο μάλλον την κεραία των 3.5Mhz στα 440 μέτρα, ενώ την κεραία των 28Mhz, ενώ μπορούμε να την σηκώσουμε στα 40 μέτρα δεν μας χρειάζεται ο κάθετος λοβός και εκτός αυτού για την μπάντα των 10 μέτρων υπάρχουν καλύτερες κεραίες!

Κοντή sloper 7MHz (και όχι μόνο!)



Κεραία για τα 40 – 80 μέτρα. Και μάλιστα με πολλούς χαρακτηρισμούς!
Στενή λούπα, τύπου W3EDP, μικρή sloper, ιδιότροπα τροφοδοτούμενο δίπολο, τροφοδοτούμενη από το άκρο με πηνίο, αναδιπλωμένο μονόπολο με χωρητική φόρτιση! Διαλέγετε και ονομάζετε. Έτσι κι αλλιώς είναι κάτι απ’ όλα!

Όπως μπορείτε να δείτε στο σχήμα η κεραία δεν δείχνει να είναι τίποτα άλλο από ένα κομμάτι ανοικτής γραμμής ενωμένης στο ανοικτό σημείο, με έναν μεταβλητό πυκνωτή στο ένα άκρο του και ένα πηνίο στο άλλο με το πηνίο οποίο κάνουμε και την προσαρμογή στην τροφοδοσία.
Βλέποντας την κεραία από την μια της πλευρά μπορούμε να πούμε ότι είναι μια λ/4 περίπου για τα 40μέτρα και με την βοήθεια του πηνίου κάνουμε προσαρμογή και την «κατεβάζουμε» χαμηλότερα στα 80μέτρα!
Βλέποντας την άλλη πλευρά μπορούμε να πούμε ότι είναι ένα αναδιπλωμένο μονόπολο με χωρητική προσαύξηση του μήκους του για να μπορέσει να «κατέβει» σε μεγαλύτερα μήκη κύματος!
Όπως και να την δούμε, πάντα καλό είναι να έχει ένα, μπορεί και περισσότερα, αντίβαρα ίσου μήκους. Εξ ου και το τύπου W3EDP!
Η κεραία όσα ονόματα έχει, με άλλους τόσους τρόπους μπορεί να αναρτηθεί δεμένη με πετονιά.
Οριζόντια, κάθετα, λοξά, η μισή μέσα από το παράθυρο, όλη μέσα στο shack (αρκεί να υπάρχει χώρος και να είναι ψηλά). Ακόμα καλύτερα στην ύπαιθρο σε field day και σε S.O.T.A.
Το κύριο χαρακτηριστικό της είναι ότι είναι φτηνή και στην ουσία μπορούμε να την φτιάξουμε με το τίποτα! Όλο και κάποιος (μόνο κάποιος?!) μεταβλητός πυκνωτής θα υπάρχει τριγύρω και ακόμα και αν δεν υπάρχει roller πηνίο, θα υπάρχει λίγο χαλκόσυρμα για να το τυλίξουμε! Ακόμα κι αν δεν έχουμε ανοικτή γραμμή, εύκολα μπορούμε να φτιάξουμε με το να λυγίσουμε στην μέση 9.74 μέτρα σύρμα και να κρατάμε σταθερό το διάκενο με το να δένουμε ανά διαστήματα κομματάκια από μονωτικό υλικό π.χ. φτηνή ηλεκτρολογική σωλήνα.
Το πηνίο θα είναι 20 σπείρες σε διάμετρο 2.5cm ή κάπου εκεί!
Ο μεταβλητός πυκνωτής μπορεί να είναι μεταξύ 350pf και 500pf χωρίς να είναι δεσμευτικό! Θα πρέπει όμως να είναι αρεόφυλος γιατί η τάση θα είναι μεγάλη στο σημείο σύνδεσής του και υπάρχει περίπτωση σπινθηρισμού μεταξύ των φύλων!
Καλό θα είναι δε, να υπάρχει μονωμένη προέκταση στον άξονά του για αποφυγή αποσυντονισμού όταν τον πλησιάζουμε!
Το φαινόμενο δεν είναι τόσο έντονο με το αντίβαρο και ακόμα καλύτερα είναι στην ύπαιθρο όπου μπορούμε να καρφώσουμε ένα ηλεκτρόδιο στη γη και έχουμε έτσι μηδενικό σημείο αναφοράς.
Για μεγαλύτερη ευκολία, μπορούμε το τιούνερ μας να το βάλουμε μέσα σε ένα πλαστικό κουτί με έναν RF κονέκτορα για την σύνδεση με τον Π/Δ και τρεις μπόρνες. Δύο για την κεραία και μία για το αντίβαρο.
Θα πρέπει να σας θυμίσω εδώ ότι το αντίβαρο δεν το γειώνουμε πουθενά και μόνο το «τρέχουμε» κάτω και προς την κατεύθυνση της κεραίας!
Το κουτί κάλλιστα μπορεί να είναι πλαστικό και όχι μεταλικό αρκεί, να έχει ένα φύλο χαλκού ή ένα κομμάτι πλακέτας κατασκευών (έστω και ελαφρά μεταχειρισμένη) για να γειώσουμε την μια άκρη του κονέκτορα, την άκρη του πηνίου και την άκρη του πυκνωτή.
Ο συντονισμός είναι απλός και εύκολος.
Αν το πηνίο είναι σταθερό παίρνουμε την 10η σπείρα από την γη. Αν είναι μεταβλητό περνουμε πάλι την 10η σπείρα ή ίσως λίγο περισσότερο. Συνδέουμε τον Π/Δ και γυρίζουμε τον μεταβλητό πυκνωτή μέχρι να έχουμε τον μεγαλύτερο θόρυβο στον δέκτη. Με την λιγότερη δυνατόν ισχύ και λέγοντας το χαρακτηριστικό μας και δοκιμή-δοκιμή, μεταβάλουμε μικρομετρικά τον πυκνωτή και αν είναι δυνατόν και το πηνίο.
Συνεχίζουμε κατά τον ίδιο τρόπο μέχρι να μην υπάρχει αλλαγή στην ένδειξη του λόγου στασίμων στον πομπό.
Λόγο της ιδιαιτερότητας της κεραίας καλύτερο συντονισμό θα πετύχουμε αν παρακολουθούμε την ένδειξη του εκπεμπόμενου πεδίου σε ένα πεδιόμετρο ή ακόμα και σε ένα επαγωγικό λαμπάκι δίπλα στην κεραία.
Η κατασκευή της κεραίας αυτής έχει δοθεί από τον A. Upton G3UZU, στο τεύχος 126 του SPRAT την άνοιξη του 2006, και από τον Richard Marris G2BZQ, στην έκδοση «even more Out Of Thin Air» του Practical Wireless στα μέσα του 2007.
Την είχα κατασκευάσει την κεραία από το Practical Wireless και την είχα δοκιμάσει σε ενδοαγγλικές (inter G) επαφές στα 40μέτρα! Δεν την είχα δουλέψει με το αντίβαρο και είχα κάποιο πρόβλημα από επιστροφή ραδιοσυχνότητας. Μεγάλο πρόβλημα ειδικά στα 80μέτρα. Διαβάζοντας γι αυτή στο SPRAT και ειδικά για το ισομηκές αντίβαρο, θα την δοκιμάσω πάλι.
Φτιάξτε την! Δεν κοστίζει, δεν είναι μεγάλη και είναι αποδοτική!

Κατευθυνόμενη NVIS κεραία!

Κατευθυνόμενη NVIS κεραία!

Όταν έγραφα ότι σε προσεχή ανάρτηση θα σας έδινα περισσότερες λεπτομέρειες για την «κατευθυνόμενη» ΣΚΠΚ κεραία δεν φαντάστηκα ότι θα μου έπαιρνε τόσο πολύ!

Άντε να μην ήταν σε 4 αναρτήσεις και να ήταν σε 5! Εδώ κόντεψα να χρονίσω!!!

Κατευθυνόμενη κεραία για τα 160m, 80m, 40m κάθετα στην Ιονόσφαιρα!

Πολλές φορές σε έντυπα, ηλεκτρονικά και μη, του χώρου μας, έχω δει να προτείνεται η κεραία του σχ.1

Κανένας δεν έχει αναφέρει το που την έχει δει! Κλασικά Ελληνικά!

Την κεραία αυτήν την έχω δει στο βιβλίο του W1FB M. F. “Doug” DeMaw, Antenna Notebook εκδ.1999 ARRL.

Όπως σωστά παρατηρεί και ο W1FB υπάρχει πρόβλημα στην προσαρμογή με την ομοαξονική γραμμή μεταφοράς. Η Ωμική αντίσταση της κεραίας γίνεται αρκετά μικρή και το Gamma match θα την βαρύνει και θα την κάνει να μοιάζει με Ve.

Ο ένας τρόπος τροφοδοσίας σε αυτή την περίπτωση είναι η τροφοδοσία με ανοικτή γραμμή μεταφοράς και ο εύκολος συντονισμός του χαμηλού διπόλου σε πολλές συχνότητες.

Ο άλλος είναι να κρεμάσουμε τον ανακλαστήρα από τα άκρα του διπόλου όπως και στο σχ.2 και να τροφοδοτήσουμε με ομοαξονική γραμμή μεταφοράς.

Σας θυμίζει κάτι το σχήμα της κεραίας?

Κάτι σαν μισή spiderbeam ας πούμε?

Αυτό ακριβώς είναι η κατευθυνόμενη κεραία αυτή και εκμεταλλεύεται τον τρόπο λειτουργίας της spiderbeam ή αλλιώς «ρομβόσχημης κεραίας»!

Γράφει ο σχεδιαστής της, G.A. Bird G4ZU/F6IDC στην σελίδα 59 του ANTENNA COMPENDIUM Vol2 ARRL, “ A better method is to use V-shaped reflectors. The capacitance between the tips of the radiator and the reflector provide the critical coupling required for a high F/B, while the points of maximum current at the center of the elements can remain widely spaced to ensure maximum gain wide bandwidth and reasonably high radiation resistance”!

Μια καλύτερη μέθοδος (στον σχεδιασμό κατευθυνόμενης κεραίας δύο στοιχείων) είναι να χρησιμοποιηθούν στοιχεία σχήματος Ve. Η χωρητικότητα μεταξύ των άκρων του εκπομπού και του ανακλαστήρα παρέχει την απαραίτητη σύζευξη για ένα υψηλό λόγο F/B ενώ τα σημεία μέγιστου ρεύματος στο κέντρο των στοιχείων συνεχίζουν να παραμένουν αρκετά μακριά έτσι ώστε να υπάρχει το μέγιστο του κέρδους, μεγάλο εύρος συχνότητας και σχετικά μεγάλη σύνθετη αντίσταση!

Ένα απλό δίπολο σε πολύ χαμηλό ύψος είναι ικανό να μας δώσει πανελλαδική εμβέλεια ακόμα και με χαμηλή ισχύ εξόδου. Με την προσθήκη του ανακλαστήρα κάνουμε την εκπομπή-λήψη μας δυνατότερη.

Ένα δίπολο για το ΣΚΠΚ δουλεύει πολύ καλά σε ύψος 1 με 2 δύο μέτρα. Επειδή μάλλον δεν είναι κανένας αποφασισμένος να κατεβάσει το ήδη υπάρχον δίπολό του τόσο χαμηλά, μπορεί να κρεμάσει αυτόν τον κατευθυντήρα και να πειραματιστεί.

Εκτός αυτού, από πρακτική σκοπιά, δεν είναι εύκολο να έχουμε ένα δίπολο σε ύψος 1 με 2 μέτρα από το έδαφος για τους κινδύνους οι οποίοι δημιουργούνται σε πεζούς, παιδιά, οχήματα. Αφού λοιπόν, εκ των πραγμάτων και ελείψει χώρου, τα δίπολα για τις χαμηλές συχνότητες αναρτούνται σε κάποιο ύψος από το έδαφος, δεν είναι δύσκολο να κρεμάσουμε το σύρμα του ανακλαστήρα και να κάνουμε τις παρατηρήσεις μας. Το σύρμα-ανακλαστήρας αυτό πρέπει να είναι 5% μεγαλύτερο από το δίπολο και οι άκρες του να απέχουν από τις άκρες του διπόλου γύρω στα 20εκατοστά.

Αν και στο σχήμα αναφέρει το βάρος στο κέντρο του ανακλαστήρα ως 0.5Kg δεν είναι ανάγκη αυτό να το ακολουθήσετε κατά γράμμα. Ακόμα κι ένα μπαλάκι του τένις, όπως διαπίστωσα σε νεότερες παρατηρήσεις, είναι αρκετό να κρατά το σύρμα (0.5mm) του ανακλαστήρα τεντωμένο. Και δεν είναι το ίδιο επικίνδυνο με ένα τούβλο για παράδειγμα!