ČÁST 6. Význam zisku výkonu a napětí při posuzování jakosti antén – mezinárodní stupnice S. Pokud použijeme přehledový přijímač nebo stanici pro CB k poslechu v pásmu CB, můžeme pomocí zabudovaného ukazatele poměrové síly signálů provádět zajímavá pozorování. Mezinárodní stupnice S poměrové síly signálů má 9 stupňů; od S1 do S9, přičemž za základ slouží S9. uvedenému základu odpovídá v pásmu krátkých vln 100 uV (mikrovolt) na vstupních svorkách přijímače. Napětí každého nižšího stupně je o 6dB slabší, ale výkon je jen o 3dB slabší, tedy napětí každého následujícího stupně je slabší o 1,9952624-tý podíl (zaokrouhleně o 2), což odpovídá za sebou jdoucích výkonových S stupňů v příslušných napětích. Lépe je si pro pochopení prohlédnout tabulku: |
| Uvedený ukazatel poměrové síly signálu může po příjmu na tom samém přijímači s anténou natočenou na maximální sílu signálu posloužit na porovnání anténových výkonů dvou stanic, přičemž lze vyhodnotit i zisk vysílací antény. Když např. posluchač slyší současně dvě stanice, a to jednu s S9 a druhou s S6, lze takovou situaci vysvětlit dvěma alternativami: 1.) když obě stanice používají stejný typ stejně natočené antény ve stejné nadzemní výšce, potom rozdíl S3 říká jasně: ten, kterého je slyšet S9, má výkon větší o 3x3=9 dB, tedy přivádí do antény 7.9431-krát větší výkon než druhý. Pokud oba používají stejný vysílač a antény pracují se stejnou účinností, můžeme předpokládat, že tento poměr se zachová i pro příkony obou vysílačů, takže první padne do podezření, že nedodržuje povolovací podmínky, pokud jde o maximálně povolený příkon. 2.) Ale pokud první používá vysílací směrovou anténu se ziskem 8 dB, zatím co druhý jen jednoduchý dipól, potom takové podezřívání je neoprávněné, protože výkon je větší jen o 9-8=1 dB, tedy o 1,2587-násobek, takže o 27,5% větší účinek vyzařování můžeme vysvětlit např. lepším směrováním. |
| Uvedené výše uvádím záměrně, protože mezi některými CB uživateli není dostatečně známá funkce a využití tzv. S-metru. Nakonec podle zpráv od protistanic můžeme směrovou anténu např. ocejchovat jako funkci otáčení, pokud má operátor dostatečnou zručnost a dálkové ovládání se signalizací polohy antény v azimutu. Je tvrdou realitou, že takové zprávy – informace, musí být podloženy měřením pomocí dobrého S-metru přijímače. Je vhodné si S-metr nechat ocejchovat. Teď se podíváme jen opatrně na velice diskutovaný problém. Co je výhodnější – vyšší výkon nebo směrová anténa s vyšším ziskem?! Tak to je velice častá otázka, kterou si CB lovci DXů neustále pokládají a obvykle se při rozhodování ve vší tichosti uchýlí k nepovolenému zvýšení výkonu (ne všichni). Je potřebné zvážit, co je lepší – nepovolený výkon, nebo účinná směrová anténa (vert. polarizace) s vysokým ziskem, která povolena je. Je potřebné si propočítat, do jaké míry se finančně zvládnou výdaje na nepovolené zvýšení výkonu a na stavbu směrové antény s vysokým ziskem ve vertikální rovině. Pro názornost a objasnění: Zdvojnásobením výkonu vzroste zisk na příjmu u protistanice o 3 dB, což lidské ucho teprve začíná vnímat, protože práh vnímavosti je 2 dB přírůstku na síle! Když vzroste výkon čtyřnásobně, zvýší se příjem o 6 dB, a jen 10-ti násobné zvýšení výkonu může zvýšit hladinu příjmu u vzdálené stanice o 10 dB. Z tohoto důvodu zvýšit výkon z 10W na 20W je vzhledem k nárůstu síly bezvýznamné. Mohlo by to mít význam jen tehdy, když by se výkon zvýšil na 100W! A teď pozor! Stejného zvýšení příjmu na 10-ti násobek, lze dosáhnout směrovou anténou se ziskem okolo 10dB, např. QUAD nebo obdobnými, přičemž výdaje na stavbu antény jsou neporovnatelně nižší, než výdaje na zvýšení výkonu. S pomyslným výkonem 100W a pečlivě nastavenou směrovou anténou se ziskem 10dB můžeme dosáhnout stejných účinků na protistanici, jako bychom přiváděli výkon 1000W do jednoduchého dipólu!!! Uvedený příklad názorně dokumentuje, že dobré nastavení antény a napájecího vedení je základem pro úspěšnou práci na pásmu i bez použití nepovolených vysílacích výkonů! Pro výkon povolený na CB pásmu max. 4 W je při použití směrové antény (která nevykazuje zisk v horizontální rovině – tedy směrová anténa s vertikální polarizací) se ziskem 10 dB, účinek ekvivalentní výkonu 40W přiváděného do dipólu… Uvedený příklad platí pro anténu se ziskem 10 dB, není nijakým technickým nebo konstrukčním "zázrakem", si postavit anténu nebo anténovou řadu se ziskem okolo 12 - 16 dB. Případně po teoretické optimalizaci stávající reálné antény, lze vhodným seřízením získat další dB navíc, které nám přinesou mnoho radosti z nových QSO, která jsme bohužel - díky nízkému zisku a všesměrovosti - zrealizovat vůbec nemohli, případně jen vyjímečně s velkými obtížemi. Nemluvím o dalších výhodách provozu se směrovou anténou jako je: Významné potlačení vlastního vysílaného signálu do nezájmových směrů – nerušíme stanice do směrů, kam právě nepracujeme. Při vlastním poslechu nejsme rušeni stanicemi, které z našeho pohledu nejsou pro nás zajímavé a jejich signál přichází z nezájmových směrů. Na závěr lze říci, že použitím směrové antény, lze (při dodržení povolovacích podmínek, zvláště max. povoleného výkonu), dosáhnout významného zvýšení účinku vlastního signálu na protistanici. Není bez zajímavosti si připomenout další významné pozitvum ve prospěch směrové antény. V každém případě je zcela logické, že poslechové reporty při práci se všesměrovou anténou jsou podstatně horší, než reporty získané od té stejné stanice při práci se směrovou anténou (vert. polarizace). To znamená, že pokud k úspěšnému dokončení QSO na všesměrovou vertikální anténu postačuje minimální report (RS) 33, potom při práci se směrovou anténou (vert. polarizace) report RS 33 získáme od stanic podstatně vzdálenějších. Na tomto místě bych rád připomenul: Směrová anténa nemá stejné vlastnosti, jako všesměrová anténa a od toho se odvíjí vlastní taktika při práci s oběma druhy antén. Uvedený rozdíl ve vlastnostech je potřebné mít neustále na paměti! NAPÁJECÍ VEDENÍ Než budeme pokračovat je vhodné si položit otázku: kde je začátek a konec antény a napájecího vedení? Na první pohled je to zřejmě naivní otázka, ale odpovědět na ni není zase tak jednoduché, jak se zdá. Délka antény se totiž někdy vypočítá podle délky napájecího vedení s odlišným zkracovacím činitelem. Jinak to je např. při kolineárních a obecně u soufázových anténách. V takovém případě je už odpověď těžší, protože ve skutečnosti bychom museli říci, že anténou rozumíme tu část vyzařovacího systému, jehož účinek není přítomností druhého vodiče oddělený od účinku napáječe. Pokud ale chceme pochopit děje na anténách, musíme se v přiměřeném rozsahu seznámit s ději na napáječích, ty jsou si velmi podobné. V předcházející části jsem se zmínil o situaci, kdy je anténa obvykle umístěna venku a zařízení s operátorem sídlí pod střechou v teple… Tím můžeme bez obav říci, že kromě některých vyjímek nelze připojit anténovou soustavu (anténu) přímo k zařízení. K přenosu vysokofrekvenční energie od antény k zařízení, tak i k obecnému přenosu vysokofrekvenční energie po vedení se používá vysokofrekvenční vedení. Co to vlastně napájecí vedení je? Napájecí vedení (napájecí linka) je soustava, která umožňuje dopravu vysokofrekvenčního signálu z generátoru (vysílače) k anténě pomocí elektrických vodičů. Napájecí vedení pracuje mimo jiné na principu reciprocity, tzn., že umožňuje dopravu vysokofrekvenčního signálu od antény k přijímači. To je velmi důležitá skutečnost. Úkolem napájecího vedení je dopravit vysokofrekvenční energii s co možná nejmenšími ztrátami z jednoho místa na druhé (od antény k přijímači, od vysílače k anténě). Ztráty na uvažovaném napáječi jsou v jednom i druhém směru vždy stejné za předpokladu, kdy přenášíme vysokofrekvenční energii o stejném kmitočtu. Vysokofrekvenční vedení – napájecí linky, napáječe – lze rozdělit na laděné (rezonanční) a neladěné (nerezonanční). Neladěné napáječe jsou ve směru přenosu vysokofrekvenční energie zakončeny tak, aby na nich stojaté vlny nemohly vzniknout. Naproti tomu laděné napáječe mají vysoký činitel stojaté vlny. Napáječe se stojatými vlnami mají větší ztráty než napáječe bez stojatých vln, a proto se jich k přenosu na větší vzdálenosti používá vyjímečně nebo vůbec ne. Takové napáječe se používají jen jako krátká vedení (ve vztahu k vlnové délce) k transformaci a fázování při propojování většího počtu antén v anténových řadách. Vzdálenosti na napáječích až na vyjímky měříme na vlnové délky (lambda). Krátká vedení jsou taková, jejichž délka je menší než lambda. Dlouhé vedení analogicky je takové, které odpovídá vlnové délce nebo je delší. Při energetickém přenosu kmitočtu 50 Hz je vlnová délka 6000 km, potom každá délka, metrová či kilometrová, je v porovnání s uvedenou vlnovou délkou krátká. Z toho vyplývá, že při kmitočtu 30 MHz můžeme vedení délky 2 m nazývat krátkým, zatímco při kmitočtu 300 MHz to stejné vedení budeme nazývat dlouhým. Na první pohled se zdá být nepochopitelné, že při určitém kmitočtu nakrátko uzavřená smyčka vedení působí dojmem otevřeného okruhu a na konci otevřené vedení té stejné délky se jeví při jiném kmitočtu jako nakrátko uzavřené vedení. S těmito jevy je vhodné se blíže seznámit. CHARAKTERISTICKÁ IMPEDANCE Pokud si chceme osvětlit základní pojmy, předpokládejme, že jsme k paralelnímu nekonečně dlouhému vedení připojili obyčejnou baterii. V okamžiku připojení budou elektrony v drátu poblíž kladného pólu baterie putovat do baterie a elektrony poblíž záporného pólu budou putovat do vodiče.teče tedy v tomto okamžiku vedením poblíž baterie určitý proud, který má v obou vodičích stejnou velikost, ale opačný směr. Tento proud se šíří, jak je obecně známo, rychlostí 300 000 km/s, takže za jednu mikrosekundu (miliontina vteřiny) proběhne dráhu 300 m. tento proud se skládá z pohybujících se nábojů, které nabíjejí kapacitu tvořenou paralelními vodiči. Tyto vodiče ale mají mimo příčnou kapacitu taky podélnou indukčnost, obojí na jednotku délky. Na základě uvedeného, lze tedy nahradit naše vedení indukčnostmi a kapacitami zapojenými podle obrázku (zjednodušené náhradní schéma). |
| To, co je uvedeno o vedení, kterým protékal stejnosměrný proud z baterie, platí samozřejmě i pro situaci, kdy zavedeme do vedení vysokofrekvenční signál. Rozdíl je jenom v tom, že vysokofrekvenční proud na vstupních svorkách je proudem střídavým, tedy proud, jehož velikost i směr se mění s časem. Protékající vysokofrekvenční proud vytváří v okolí vodičů elektromagnetické pole, které ale vzhledem k blízkosti obou vodičů (v porovnání s vlnovou délkou) a vzhledem k tomu, že v obou vodičích protékají proudy opačného směru, omezuje jen na blízké okolí, prakticky jen na prostor mezi vodiči. Tímto elektromagnetickým polem lze přenášet vysokofrekvenční energii z místa jednoho na místo druhé dané koncem vedení. Je potřebné si uvědomit, že homogenní vedení má určité vlastnosti a pro vysokofrekvenční signál přivedený na počátku vedení představuje určitou tzv. charakteristickou impedanci Zo. Impedanci Zo, lze vyjádřit matematicky, detailním popisem rovnice se zatím nebudeme zabývat. Uvedu jen, že ve vztahu k impedanci vyjádřené rovnicí, má významnou roli indukčnost, kapacita, úhlový kmitočet, svod mezi vodiči a činný odpor vedení. Lze ale činný odpor a svod mezi vodiči zanedbat, potom impedance vedení je vyjádřena, jako druhá odmocnina podílu indukčnosti a kapacity, to znamená, že charakteristická impedance homogenního bezeztrátového vedení nezávisí na kmitočtu a je činným odporem, jehož velikost je dána jedině indukčností a kapacitou vedení, tedy jeho fyzikálními rozměry. Z matematické rovnice je zřejmé, že impedance bude komplexní a kmitočtově závislá, jakmile bude svod mezi vodiči a činný odpor vedení porovnatelné s indukčností a kapacitou, jinými slovy, bude-li mít vedení ztráty (odpor nebo svod). To je velmi závažné a důležité pro volbu a hlavně instalaci napáječe. Příště: - napájecí vedení pokračování |
| ano | 117 |  |
| nevím | 43 | |
| ne - nečtu takové témata | 64 | |
Autor: Láďa Fórum
Fousáč Plzeň CL-51