CB klub Česká Lípa CL - Charlie Lima CB klub Česká lípa, z.s.
Aktuality

Vyzýváme členy CB klubu Česká Lípa, kteří se na klubovém webu ještě nepřihlásili, aby tak učinili v zájmu řádné informovanosti o dění v klubu. Viz článek o registraci.

HB9CV - 7

Kategorie: Láďa Fórum - technické okénko, Archiv, Všechny články

8.5.2006 23:40:40 - Láďa Fórum - HB9CV - směrová anténa a vše kolem ní - ...drobnosti, které souvisí se stavbou...

Obliba antén HB9CV pro CB pásmo je pozoruhodná a je to mimo jiné dáno tím, že při poměrně jednoduché mechanické konstrukci je možno očekávat v provozu celkem dobré vlastnosti - v případě pečlivého naladění. Je nanejvýš vhodné se seznámit se základní funkcí jednotlivých částí antény. 

1.) Není v současnosti nijak vyjímečné, kdy majitelé HB9CV seskupují uvedenou anténu do anténové řady - obvykle ve dvojici. V sestavě dvojice antén, je nutno řešit otázku vhodného propojení antén tak, aby na napájecích svorkách anténové řady byla požadovaná normovaná impedance 50 ohm případně 75 ohm - nesymetricky, pro připojení běžných koaxiálních napáječů. Běžné používané tzv. sólo antény HB9CV jsou v základě sestaveny tak, aby k přípojným svorkám bylo možno připojit nesymetrický koaxiální napáječ o normované impedanci (50/75 ohm). Jisté obtíže s napájením nastanou, pokud takovou anténu máme v úmyslu řadit do anténové řady - obvykle ve dvojici. Z uvedeného je zřejmé, že se neobejdeme bez nutnosti transformovat impedanci mezi propojenými anténami a napájecím vedení. Z uživatelského pohledu je výhodnější si obstarat od výrobce kompletní sadu antén určených pro sestavení anténové řady, kdy problematika normované impedance v místě připojení napáječe je vyřešena výrobcem.

2.) Na CB pásmu se používá vertikální polarizace. Pro zachování jinak dobrých vlastností antén HB9CV, je potřebné při vertikální polarizaci, umístit antény v ideálním případě na nevodivý stožár. V běžné praxi tato zásada je majiteli směrových antén i podceněna. Nepříznivý vliv elektricky vodivého stožáru na vlastnosti antény je víc, než jen teoretická úvaha. 
V současnosti je možné si obstarat nevodivý materiál na stožár v požadované pevnosti - celkem bez obtíží. Výhodným řešením je použití silnostěnných vodovodních trubek vyrobených z tvrzeného PVC (k dostání v prodejnách s instalatérskými potřebami). Kompromisním řešením může být použítí klasických Al trubek, které jsou na několika místech přerušeny a opatřeny izolačními pouzdry. Délka takto dělených úseků musí být pečlivě vybrána. Obvykle ji zvolíme, jako nerezonanční délku ze středního kmitočtu pracovního pásma.

3.) Délky prvků i rozměry antény HB9CV jsou obvykle vyjádřeny jako poměr vlnové délky. V některých návodech bývá uveden i přímý rozměr zadaný v m, cm případně mm. Zde je ukryto nemálo úskalí vedoucích k jistým problémům při oživování, pokud nemáme ujasněné některé pasáže z teorie antén. Ve zjednodušené formě lze k tomu uvést:
Reálná mechanická délka prvku je odlišná od délky výpočtové pro požadovaný rezonanční kmitočet. Ta je závislá na průměru použité trubky. Pro stanovení reálné délky prvku musíme zohlednit jeho průměr. Popis i příklad lze najít na odkazu:

 

Elektrická a mechanická délka prvku

 


HB9CV z pohledu funkce.
Vycházet budeme z obrázku níže, kde jsou schematicky znázorněny uzlové body.

 

hb9cv_2k4_a.jpg: Pokud se ti obrázek nezobrazí klikni pravým tlačítkem myši na nějaké místo v obrázku a vyber ZOBRAZIT OBRÁZEK

 

V podstatě máme dva dipóly umístěné v rovině s definovaným odstupem 0.125 vlny (lambda /8). Dipóly jsou napájeny symetricky bočníky, které jsou jednou stranou připojeny k dipólu a druhou zakončenou body X-X´a Y-Y´. Uvedené body jsou propojeny dvoudrátovým fázovacím vedením o délce 0.125 vlny (celková délka vedení i s oblouky v místě křížení od bodů X-X´k bodům Y-Y´) a to tak, že bod X je spojen s bodem Y´a bod X´je spojen s Y, vzniklé překřížení by mělo být realizováno tak, aby byla zachována rozteč vodičů fázovacího vedení a v žádném místě se nedotýkalo nosného ráhna, které je vodivě spojeno se středy dipólů. Pečlivě dbáme (v mezích možností) na zachování symetrie sestavy. 
Uvedené fázovací vedení zajišťuje zpoždění ve fázi mezi dipóly o 45st., překřížení zavádí posuv o 180st., což znamená výsledný fázový posuv 135st. mezi oběma dipóly. Pomocí tohoto fázovacího vedení zajistíme aktivní napájení dipólů a oproti pasivnímu buzení dipólů získáme vyšší účinnost. 
Díky tomuto aktivnímu systému napájení lze říci, že je to maximum, co lze získat z antény, která má v podstatě jen dva prvky (zjednodušeně řečeno). 
Z uvedeného je zřejmé, že z principu činnosti takto nafázovaných aktivně buzených dipólů, nebude v zájmu zachování správné funkčnosti, vhodné měnit vzdálenosti mezi dipóly a celkovou délku fázovacího vedení. Správné nastavení fázového posuvu, je základním předpokladem pro funkčnost, této jinak velmi oblíbené antény.
Občas můžeme najít v návodech různé varianty a modifikace způsobu provedení fázovacího vedení více či méně zdařilé.

1.) Z principu činnosti antény typu HB9CV je zřejmé, že oba prvky jsou napájeny symetricky při použití T-úseků, které lze přirovnat k napájení typu delta. Vzdálenost ve které je úsek připojen k prvku, určuje impedanci na napájecích svorkách antény a bývá obvykle v rozmezí 50 až 300 ohm. Změnou polohy připojení k prvku (vzdálenost Dd/Rd) lze dosáhnout požadované impedance. To usnadňuje použit k napájení koaxiální kabel s impedancí 50 případně 75 ohm. Při stavbě antény se můžeme rozhodnout, zda použijeme symetrizace nebo v horším případě budeme připojovat napáječ bez symetrizace. Anténa HB9CV je napájena u direktoru na svokách s označením X-X´, reflektor je připojen pomocí fázovacího vedení v bodech Y-Y´. Je zřejmé, že připojením T-úseků ve vhodné vzdálenosti dosáhneme v místě napájení impedance 200 ohm, která je výhodná pro připojení půlvlnového symetrizačního členu podle:

 

Symetrizační smyčka s transformací 1:4

 

V návaznosti na případné použití symetrizační smyčky s transformací 1:4 je nutno připomenout, že toto řešení je svým způsobem omezující a to ve vztahu k pracovní šířce pásma, kde takový systém může pracovat s ještě vyhovujcím SWR zejména na okrajích pásma. Vhodnější řešením je použití balunu s transformací 1:4, kde pracovní šířka pásma je podstatně větší.

 

hb9cv_balun.jpg: Pokud se ti obrázek nezobrazí klikni pravým tlačítkem myši na nějaké místo v obrázku a vyber ZOBRAZIT OBRÁZEK

 

Vhodným řešením pro zajištění transformace impedance normovaného napáječe 50 ohm je použití 1/4 vlnového transformačního úseku. 


Příklad:
Máme propojit 4 antény s vlastní impedancí 50 ohm (nesymetricky) v anténové řadě 2x2 tak, aby bylo možno v místě napájení anténové řady připojit koaxiální napáječ 50 ohm. Na obrázku vidíme uspořádání antén.

 

hb9cv_4ant_i.jpg: Pokud se ti obrázek nezobrazí klikni pravým tlačítkem myši na nějaké místo v obrázku a vyber ZOBRAZIT OBRÁZEK

hb9cv_4ant_g.jpg: Pokud se ti obrázek nezobrazí klikni pravým tlačítkem myši na nějaké místo v obrázku a vyber ZOBRAZIT OBRÁZEK

hb9cv_4ant_h.jpg: Pokud se ti obrázek nezobrazí klikni pravým tlačítkem myši na nějaké místo v obrázku a vyber ZOBRAZIT OBRÁZEK

 

Z teorie je známo, že k transformaci můžeme využít vlastností 1/4 vlnového úseku vedení.
V prvé řadě si ujasníme impedanční poměry v jednotlivých uzlových bodech:
Na svorkách antény (X-X´) je impedance 50 ohm nesymetricky.
Propojením 4 antén paralelně pomocí 4x 1/2 vlnovým úsekem, se bude jevit výsledná impedance v místě spojení 12.5 ohm nesymetricky.
Napáječ má impedanci 50 ohm a v takovém případě budeme muset nízkou impedanci transformovat pomocí 1/4 vlnového úseku na požadovanou (50 ohm).
Potřebná impedance transformačního 1/4 vlnového úseku vedení se vypočítá ze vzorce:

 

Eqn1.gif: Pokud se ti obrázek nezobrazí klikni pravým tlačítkem myši na nějaké místo v obrázku a vyber ZOBRAZIT OBRÁZEK

 

Potřebná transformační impedance je podle výpočtu 25 ohm. K vytvoření vedení s potřebnou impedancí použijeme 2 propojené úseky koaxiálního kabelu s impedancí 50 ohm a délkou 1/4 vlny. 

Za důležité považuji uvést, že délka 1/4 vlny, 1/2 vlny úseků koaxiálních napáječů jsou elektrické délky. Mechanická délka napáječů bude v každém případě kratší, než výpočtová a to díky zkracovacímu koeficientu použitého koaxiálního kabelu (činitel zkrácení). Potřebné délky koaxiálních úseků měříme vždy, jako délku úseku stínění (opletení). Pro názornost je možno si prohlédnout obrázek 
kde: 
k .... je zkracovací činitel použitého koaxiálního kabelu

 

4ant_75ohm_b.jpg: Pokud se ti obrázek nezobrazí klikni pravým tlačítkem myši na nějaké místo v obrázku a vyber ZOBRAZIT OBRÁZEK

 

Propojení jednotlivých antén v anténové řadě je provedeno podle obecného schématu. Je potřebné, aby antény byly připojeny do společného bodu pomocí 1/2 vlnových úseků koaxiálního vedení a to tak, že stínění připojíme v místě spoje nosného ráhna a elementu co nejkratším spojem (bod X´). Středový vodič koaxiálního kabelu připojíme v bodě X napájecí svorky antény.

 

hb9cv_4ant_d.jpg: Pokud se ti obrázek nezobrazí klikni pravým tlačítkem myši na nějaké místo v obrázku a vyber ZOBRAZIT OBRÁZEK

 

V předešlém je uvedeno, že jednotlivé antény propojíme do společného bodu pomocí 1/2 vlnového úseku koaxiálního kabelu s impedancí 50 ohm.

 

hb9cv_4ant_z.jpg: Pokud se ti obrázek nezobrazí klikni pravým tlačítkem myši na nějaké místo v obrázku a vyber ZOBRAZIT OBRÁZEK

 

Opačné konce 1/2 vlnových propojovacích úseků připojíme do společného bodu, kam připojíme i 1/4 vlnový transformační úsek tvořený dvojicí koaxiálních kabelů s impedancí 50ohm.
Stínění koaxiálních kabelů pečlivě propojíme. Střední vodiče koaxiálních kabelů vzájemně spojíme podle obrázku. Dbáme na to, aby stínění i středové vodiče měly co nejkratší délku. 

 

hb9cv_4ant_a.jpg: Pokud se ti obrázek nezobrazí klikni pravým tlačítkem myši na nějaké místo v obrázku a vyber ZOBRAZIT OBRÁZEK

 

Celý blok upevníme na elektricky nevodivou základovou destičku z teflonu, plexiskla, případně jiného nenavlhavého materiálu. Koaxiální kabely k základové destičce upevníme pomocí třmenů a šroubků. Obrázek ukazuje příklad možného uspořádání.

 

hb9cv_4ant_b.jpg: Pokud se ti obrázek nezobrazí klikni pravým tlačítkem myši na nějaké místo v obrázku a vyber ZOBRAZIT OBRÁZEK

 

Volný konec transformačního úseku o délce 1/4 vlny, tvořeného dvojicí koaxiálních kabelů připojíme k PL konektoru. Stínění obou kabelů vzájemně propojíme. Stejným způsobem spojíme i středové vodiče. Stínění připojíme k PL konektoru a spojené středové vodiče přivedeme na dutinu PL konektoru.

 

hb9cv_4ant_c.jpg: Pokud se ti obrázek nezobrazí klikni pravým tlačítkem myši na nějaké místo v obrázku a vyber ZOBRAZIT OBRÁZEK

hb9cv_4ant_k.jpg: Pokud se ti obrázek nezobrazí klikni pravým tlačítkem myši na nějaké místo v obrázku a vyber ZOBRAZIT OBRÁZEK

hb9cv_4ant_l.jpg: Pokud se ti obrázek nezobrazí klikni pravým tlačítkem myši na nějaké místo v obrázku a vyber ZOBRAZIT OBRÁZEK

 

Celou sestavu konektoru lze upevnit na plastovou destičku, případně vypustíme PL konektor a připojíme napájecí koaxiální kabel přímo na zakončení transformačního úseku vedení. Je zřejmé, že konstrukční uzly ve finále opatříme vhodnými kryty z plastu, jako nezbytnou ochranu před povětrnostními vlivy. V mnoha případech bývá toto opatření podceňováno a tak vysrážená vzdušná vlhkost dokáže poměrně v krátkém čase výrazně změnit vlastnosti použitých nechráněných koaxiálních kabelů.

Pokud se v některých případech vyžaduje připojení napájecího koaxiálního kabelu s impedancí 75 ohm, řešíme takový případ podle výše uvedeného postupu. Rozdíl bude jen v tom, že použitá anténa v sestavě anténové řady musí mít impedanci 75 ohm. Po přepočtu transformačního vedení dojdeme k závěru, kdy transformační úsek bude tvořen dvojicí 1/4 vlnové délky koaxiálního kabelu s impedancí 75 ohm.

 

Diskuse pod článkem:

 

[3946] HB9CV - část 7 Žán Braník 11.5.2006 12:28:24
 

:Zdravím,čtu všechny články o HB9CV,ale pořád tu nenacházím to,po čem toužím.Návod na  výrobu hábéčka na CB.Tedy návod typu:vezmi trubku-průměr ten a ten,délky té a té atd.Prostě návod ke kterému bych nemusel nic počítat,měřit el.přístroji(jednoúčelovými a drahými),ale jen sestavovat,řezat,spojovat a k nastavení antény by stačil jen PSV.Ještě před pár lety,tyto antény (i pro CB),vyráběla firma "Zach" v Kosmonosích.V současné době,dle nabídky na internetových stránkách,se již výrobou antén na CB nezabývá.

Láďo,v úvodu zmiňuješ,že "při koupi antén u výrobce",Ty o nějakém výrobci víš?Pokud ano,řekni o něm.Nebo je-li nějaký "CB-čkář",který tyto antény vyrábí ve větším množství a je ochoten ji vyrobit,proměřit a prodat,ať se mi ozve.Mám vážný zájem.

Hezký den přeje Žán Braník,73.

 » [3948] Re:HB9CV - část 7 Standa Králíky 11.5.2006 13:45:37
  :Ahoj Žáne,zkus tento odkaz. Tam je skript pro výpočet základních rozměrů HBčka. http://www.mujweb.cz/www/ok1ueq/ok1ueq40.htm
Když zadáš vlnovou délku v metrech tak ti to spočte co kde uříznout a upilovat. Ale to je jen základ.Stejně budeš muset měřit aspoň základní věci. Já jsem pred lety stavěl HBčko jen s absorbčním vlnověrem a PSV metrem. Ale rozměry prvků jsem si stejně přepočítával podle průměrů trubek co byly k dispozici.Tyto přepočty nejsou žádná věda a je to vše v článcích a anténách od Ládi Forum viz odkaz v posledním článku. Jinak já v té době stavěl podle dokumentace z jednoho AMA sborníku viz odkaz: http://sweb.cz/s_vacek/doc/HBCV+2dir.pdf. Nastuduj to a jestli se do toho dáš tak mnpho úspěchů. Já pochopitelně pro CB stavěl jen klasické HBčko bez těch dvou direktorů. Pro mě byl spíše větší problém sehnat horní nekovovou část stožáru pro anténu. Jinak na tomto odkazu jsou některé fotky moji HBiny s s stožárem .http://sweb.cz/s_vacek/doc/ 
Přeji hodně úspěchů při stavbě.
PS. Stejnou anténu stavěl kamarád jen metodou tady něco uřež a upiluj a přiletuj a dopadlo to tak,jak to muselo dopadnout.Pochopitelně mu to nechodilo. Ale tím jsem tě nechtěl odradit.

  [3938] HB9CV - část 7 Bohouš CL6 9.5.2006 13:19:31
 

Ahoj Láďo,

     díky za články, které jako jedny z mála jsou zaměřené ani ne na barvu bůčku před/po výjezdu na kopec, ale na gró anténařiny a vysílání obecně, takových článků je samozřejmě na všech webech málo a na našem zvláště, proto si cením tak zdatného tvůrce článků, jen tak dál. Cením si samozřejmě i těch autorů, kteří stejně jako já většinou jen popisují portejbl a věci s tím spojené, ale sehnat vlídného autora který tvoří technické články srozumitelné široké čtenářské obci bude přece jen těžší, než udělat soupisku poživatin před výjezdem a po návratu. 

Tím se rozhodně nenavážím do té masy portejblistů, ke kterým se rovněž počítám, někteří využívají našich stránek k propagaci a organizování jimi pořádaných akcí a náš klub to jednoznačně těší, protože i díky jim máme návštěvnost o dost vyšší a vyšší návštěvnost našich stránek pro nás znamená vyšší propagaci námi pořádaného závodu Letní polní den. 

V poslední době jsem se spíše zahleděl na tvoje obrázky (v čem to tvoříš, nějaký CAD?) a tak mi nějakou dobu unikalo, že tvoje články i podle názvů mají určitou strukturu, členění. Protože si to oblast techniky zaslouží a taky abych tě zjevně podpořil, dovolil jsem si přidat ti další rubriky zaměřené na jednotlivé tématické oblasti a články do těchto nově vzniklých rubrik přesunout, myslím, že to krom rychlejšího hledání pomůže i více upozornit na jednotlivé studijní oblasti. 

Proč ale píšu zrovínka pod tenhle článek - jak asi víš, jsem díky laskavosti Míry Vědomice majitelem dvojice spřažených antén HB9CV a zajímalo by mne jednak doporučované rozpětí - vzdálenost mezi těmi anténami a druhak takové sfázování/svod, při kterém dojde k nejmenším ztrátám. Tebou popisovaný případ jak sfázovat více antén není na mé anténě aplikován, mám tam ještě vložen jeden odpor (zřejmě k úpravě impedance?) a možná by to šlo udělat lépe a radostněji, třeba v některém případném pozdějším dílu?

Mnoho zdaru a pevných nervů k další tvorbě, ne každý ji asi umí ocenit, ale takovej už je život, někdo radši holky, jinej radši vdolky  ...

Bohouš CL-6           

 » [3939] Re:HB9CV - část 7 Standa Králíky 9.5.2006 14:02:28
  :Ahoj Bohouši, já bych viděl jednu z odpovědí na tvoji otázku právě v novém článku od Láďi tedy na to sfázování dvou antén. Další odpovědi co se týče vzdálenosti antén je popsáno také v předchozích článcích o BH9CV. Mě to vychází na nejlepší směrovost na 1/2 lambda mezi anténami. Další vzdálenosti má Láďa i s vyzařovacími charakteristikami právě v těch předešlých článcích.
  [3937] HB9CV - část 7 Standa Králíky 9.5.2006 08:22:30
  :Ahoj Láďo, díky za článek. Vše jasno.Tedy pokud budu spojovat 2x BH9CV tak mi vychází 1/4 transformační vedení 35,35 ohm. A mohl by se tedy použít 75 ohm koaxiální kabel ? V případě by se ještě dal použít střední vodič s jiným průměrem po přepočtu inpedance. Stejně, ale vidím nutnost mít možnost změřit reálnou impedanci antény tedy v našem případě HB9CV. Tady je moje zapojení transformace 2X BH9CV a jsem rád, že výsledek je shodný s tvým článkem. Aspoň tedy doufám.
http://sweb.cz/s_vacek/doc/fazovani%202x%20HB9CV%20PMR%20446%20MHz.jpg

 »» [3944] Re:Re:HB9CV - část 7 Standa Králíky 11.5.2006 07:18:12
  :Ahoj Láďo koukám,že mi to nějak ujelo. Pochopitelně to má být HB9CV. Otočil jsem si písmenka. Ještě by mě zajímala tvoje reakce na ty přidané 2 direktory.Podle OK3VEC a OK3CRA. A pak tam je měření,nastavení a zhodnocení podle J.Závodského OK1ZN. Já jsem dělal jako svoji první směrovku na CB podle tohoto článku. Akorát jsem nepřidal ty dva direktory, ale bylo klasické HB9CV. Fázovací vedení jsem dělal koaxiálním kabelem 75 ohm viz obrázek č.3.Napájení a impedanční přizpůsobení jsem udělal podle OK1ZN tj. i s tím zkratovaným pahýlem a anténu doladil změnou délky toho pahýlu. A anténa mi chodila velice dobře. Tuto anténu s přidanými direktory používám nymí na PMR a jsem s ní spokojen. Sfázování 2 a poté i 4 se po tvém novém článku přiblížilo realitě a budu referovat o výsledcích. Viz moje zatímní uložiště dat, kde je ta dokumentace k HB9CV +2direktory : tp://sweb.cz/s_vacek/doc/HBCV+2dir.pdf 

 

Autor: Láďa Fórum

Odkaz na originál článku