Antena Delta według SP7LA

Antena Delta według Śp. Antoniego SP7LA to bardzo dobra antena podstawowa, ponieważ umożliwia pracę na
wszystkich pasmach KF łącznie z WARC, a nawet prawidłowo pracuje na 50 MHz.
Najgorzej pracuje na 10 MHz, z SWR 3.0. Co prawda to bardzo dużo, lecz można sobie z tym poradzić gdy radio jest wyposażone w skrzynkę antenową.

W pasmach dla których ta antena została opracowana, najgorszy SWR 2.0 występuje w części fonicznej pasma 80 m.  W odcinku DX’owym części fonicznej czyli w pobliżu 3.795 KHz sytuacja jest jeszcze gorsza. Wynika to z faktu że rezonans tej anteny wypada na 3.550 KHz czyli w części telegraficznej pasma 80m. Nie ma jak tej sytuacji poprawić, tzn. zmieniając długość pętli, a to dla tego że rozsypią się pozostałe pasma. Ta antena to taki rozsądny kompromis.

Można próbować dobrać inne przełożenie trafo-baluna, dobierając inne przełożenie niż 1/4 aby uzyskać kompromis. Antena ta daje bardzo duże poziomy sygnałów i stosunkowo małe zakłócenia, jak na antenę zamkniętą przystało. Na 80m raporty od korespondentów krajowych są zbliżone do raportów osób pracujących ze wzmacniaczem mocy. Wynika to z faktu że poziomo zawieszona delta promieniuje prosto do góry pod dużym kątem. Dzięki takiej charakterystyce promieniowania, doskonale sprawdza się w łącznościach krajowych i z bliską Europą. Na tej antenie praktycznie nie zauważa się „strefy martwej” w paśmie 80m, zachowuje się jak antena  NVIS, od 7MHz wzwyż antena pracuje z niskimi SWR’ami, po za oczywistym 10MHz, a charakterystyka jest już bardziej DX’owa, ze względu na silne listki boczne a mniejszy listek główny.

Według mojej wiedzy, jest jedną z najlepszych anten „kompromisowych” a taką jest każda antena wielopasmowa, uzyskiwane rezultaty są zaskakująco dobre. Żadna wielopasmowa antena drutowa a więc kompromisowa, G5RV czy W3DZZ czy FD4 nie pracuje tak dobrze lokalnie w obszarze kraju. Antena delta według SP7LA pod względem siły sygnałów i otrzymywanych raportów zdecydowanie góruje nad innymi antenami kompromisowymi.

Antena ta praktycznie nie powoduje TVI i BCI jak każda antena symetryczna a na dodatek zamknięta.

Można wykonać deltę o zbliżonym obwodzie i zasilić ją bez baluna linią symetryczną. Linię symetryczną, najczęściej drabinkową, wprowadzamy do skrzynki antenowej posiadającej wyjście symetryczne lub balun wewnętrzny. Takie rozwiązanie umożliwia uzyskanie SWR w okolicy 1.0 praktycznie na każdej częstotliwości. Ze względu na całkowitą symetrię płynących prądów, niemal całkowite wyeliminowanie TVI i BCI.

Gdybym dziś zaczynał zabawę w krótkofalarstwo, wieszając antenę użyłbym delty według SP7LA, ponieważ od
razu miałbym wszystkie pasma po za 1.8MHz. Deltę według SP7LA uważam za antenę podstawową, jedynym minusem ale za to bardzo istotnym, są trzy punkty zawieszenia. Ten dodatkowy trzeci punkt zawieszenia często dyskwalifikuje tę świetną konstrukcję, wtedy trzeba zdecydować się na coś innego np. G5RV. To jest dość dobra antena, ma tylko dwa punkty zaczepienia lecz wymaga sporej wysokości zwieszenia. Wymusza to konstrukcja transformatora impedancji wykonanego z długiego kabla symetrycznego, który musi zwisać swobodnie w dół z dala od przeszkód. Najmniej wymagająca będzie pewnie W3DZZ, lecz też chyba najgorsza pod względem sprawności i dopasowania SWR.

Moje ostatnie obserwacje wskazują że drut 41m zasilany skrzynką antenową CG3000 lub układem Fush’a również umożliwia uzyskanie bardzo dobrych raportów. Dzięki zastosowaniu skrzynki antenowej pracuje na wszystkich pasmach, jest to antena o wysokiej sprawności energetycznej. Wadą tej anteny jest wysoka cena zewnętrznej skrzynki antenowej, lub ustawionej na parapecie okna lecz pracuje wyśmienicie.

Antena double bazooka jest anteną o bardzo dużej sprawności być może większej od delty, z tym że jest to antena wyłącznie jednopasmowa.

Kupiłem Deltę SP7LA od BKS’a i tylko balun wymieniłem. O tym że BKS ma problemy z balunami i z trapami słyszałem od dawna, więc z góry wiedziałem czego mogę się spodziewać. Balun zbadałem analizatorem antenowym i wykazał że pracuje od 5 MHz do 30 MHz i to też nie rewelacyjnie a mnie interesowało 3.5 MHz.

Razem z Tadeuszem SP5OAO powiesiłem ją na próbę na drzewach nad rzeką Wkrą najpierw z oryginalnym balunem, potwierdziło się to co pokazał analizator antenowy SWR na 80m był kosmiczny, natomiast pracowała dobrze w wyższych pasmach czyli od 40m w górę. Opuściłem na ziemię jedno ramię, to z balunem i założyłem swój balun, który na analizatorze antenowym działał perfekcyjnie i po założeniu do anteny ta nagle ożyła również na 80’tce, od tego momentu ta antena pracowała tak, jak to opisał jej autor Śp. Antoni SP7LA. Dostawałem bardzo dobre raporty pracując mocą 5W, Tadeusz SP5OAO który mi pomagał w rozwieszaniu i testach, był sceptykiem w stosunku do tej anteny, gdy zobaczył jak sprawuje się ta delta, w krótkim czasie taką wykonał z PKL’ki, i do dzisiaj jest zachwycony.

Natomiast nie jest prawdą, że wykonanie samemu takiej anteny to pryszcz, jeżeli chodzi o wykonanie mechaniczne to anteny BKS’a są wykonane perfekcyjnie i trzeba jedną taką kupić aby to docenić.

Antena wykonana niechlujnie będzie tak samo działać jak antena dobrze wykonana, tylko nie wiadomo jak długo, jak z
odpornością na zrywanie i na korozję, itp. Wszystko wygląda pozornie łatwo, lecz z praktyką często bywa już gorzej.
SP5MXF.

 

SQ8MXS

Każda pozioma pętla wisząca niżej niż pół fali będzie miała poważne
problemy. Cebik swego czasu proponował robienie pętli o długości 2
lambda (lambda dla najniższego obsługiwanego pasma) i wprowadzanie
końców delty (czy raczej dowolnej pętli) bezpośrednio do skrzynki
antenowej, żeby uniknąć dodatkowej transformacji.

Horizontal loops promieniują w miarę dookólnie (a raczej z nieokreśloną
kierunkowością) (jeżeli rozpatrujemy pracę wielopasmową).
Większą kierunkowość można uzyskać poprzez nachylenie delty.

Ja miałem deltę u siebie od kolegi BKS-a – rozwieszoną między dwoma blokami. Wysokość około 14-15m.
Co do efektów na 80m, bezapelacyjnie przewyższała dipol, nawet nie będąc zestrojona. Rożnica 2-3S na korzyść delty, a przy słabych sygnałach bezproblemowy odbiór na delcie, gdy dipol był głuchy.

W literaturze poświęconej antenom dla krótkofalowców, możemy znaleźć opisy prostych anten pętlowych dla pasmo HF. Przywołane pozycje książkowe podają wyczerpujące dla zastosowań amatorskich podstawy teoretyczne, lecz nie odnoszą się bezpośrednio do praktycznych prób w terenie wykonanych przez autorów. Omówiono w nich anteny pętlowe w wersjach „delty pionowe” oraz „kwadrat poziomy”,  nie znajdzie się jednak opisu anteny w wersji „delty poziomej”.

Dlaczego delta pozioma zwłaszcza na pasmo 80 m może być ciekawszą wersją anteny od opisanych w literaturze.

W poniższych rozważaniach interesują nas anteny pętlowe, których obwód zbliżony jest do długości fali tj. L=λ. Jest to szczególny przypadek, gdy osiągamy długość rezonansową anteny równą długości falowej. Pionowe anteny pętlowe charakteryzują się różnymi charakterystykami promieniowania w zależności od miejsca zasilania anten.

W przypadku zasilania anten pionowych w dolnej części (A), (B), (E) będziemy uzyskiwać wysokie kąty promieniowania – w paśmie 80 m korzystne do łączności krajowych, natomiast przy zasilaniu z boku lub w górnej części (C), (D) główna wiązka promieniowania będzie ukształtowania pod kątem 15-30 co sprzyja łącznością DX-owym.

W literaturze znajdziemy opis prostej anteny „wielopasmowej anteny kwadrat”, jednak bez większych komentarzy dotyczących szczegółów zasilania.

W niniejszym opisie „DELTY POZIOMEJ” na pasmo 80 m, chciałbym przedstawić wypróbowaną wersję anteny wieszaną zarówno w warunkach „wielkomiejskich” jak i w pracy w terenie.

DŁUGOŚĆ – OBWÓD ANTENY.

Opis dotyczy anten o obwodzie L=82-83 m i średnicy drutu użytego na antenę 3 mm. Długość obwodu anteny obliczamy ze wzoru L=K* λ. Z praktyki wynika, że współczynnik K jest większy od 1 i wynosi 1,02-1,05. Ze wzrostem długości obwodu pojedynczej pętli uzyskujemy wzrost zysku i może on osiągać nawet 2dB, przy współczynniku K=1,1. Problem stanowić będzie jednak w takim przypadku „odchodzenie” od częstotliwości rezonansowej anteny.

WYSOKOŚĆ ZAWIESZENIA.

Anteny w wersji delta pozioma wieszane były na różnych wysokościach od 6 – 20 m. Im wyższa wysokość zawieszenia, tym mniejszy wpływ ziemi na impedancję anteny i tym korzystniejsza praca anteny. W normalnych warunkach zawieszenia na wysokości około 20m impedancja zasilania anteny przy zasilaniu w rogu trójkąta wynosi około 120 Ώ. Potrzebny jest więc dla prawidłowego dopasowania do kabla 50 Ώ transformator-symetryzator (balun) o przekładni 1:2. Niskie zawieszenie powoduje obniżanie impedancji, co w niektórych przypadkach powoduje poprawę dopasowania anteny – wtedy nie stosujemy transformatora. W przypadku anten pętlowych problem niesymetrycznego zasilania praktycznie możemy pominąć. Symetryzacja anten ma duże znaczenie w przypadku dipoli otwartych.

KĄT PROMIENIOWANIA.

Delta pozioma promieniuje w tzw. „sufit”. Jeżeli przyjmiemy dla uproszczenia rozważań, że anteny pętlowe promieniują prostopadle do swoich płaszczyzn, to położenie na „poziomo” naszej anteny spowoduje, że antena promieniować będzie pionowo do góry w „sufit” oraz w „ziemię”. Brak będzie listków o niskim kącie promieniowania. Wiązka pionowa będzie odbijać się od jonosfery i powracać na ziemię zgodnie z zasadą, że kąt padania równa się kątowi odbicia. To powoduję, iż antena ta w paśmie 80m nadaje się doskonale do łączności krajowych, europejskich, ale nie do DX-owania. Delta pozioma tez nie sprawdzi się do łączności na fali przyziemnej. Wykorzystując deltę poziomą z pasma 80m do pracy na wyższych pasmach będziemy mogli robić łączności DX-owe, gdyż pojawią się w tym przypadku na częstotliwościach harmonicznych listki promieniujące pod niższym kątem.

DOPASOWANIE KABLA ZASILAJĄCEGO.

Jak już było omawiane wieszając poziomo deltę i zasilając ją w rogu trójkąta musimy zastosować transformator-symetyzator (balun) o przekładni 1:2 by dopasować oporność 50 Ώ kabla zasilającego do wartości 100-120 Ώ oporności anteny. Przy niskich zawieszeniach anteny może się okazać, że łącząc bezpośrednio kabel zasilający z anteną uzyskujemy SWR na poziomie 1:1,2-1,5. Powodem „pozornego” dopasowania będzie obniżanie impedancji anteny spowodowane niskim zawieszeniem. Są jednak jeszcze inne możliwości realizacji dopasowania anteny bez baluna. Wykorzystujemy tu fakt, że długość jednego boku anteny wynosi około 27,5m. Dokonujemy przesunięcia miejsca zasilania anteny (zasilanej bez transformatora – bezpośrednio kablem 50 Ώ) o odległość około 7 m od rogu anteny. Otrzymamy wtedy taką sytuację, że kabel zasilający będzie „wpięty” w jedno ramię trójkąta, a odległości od kabla zasilającego do rogów trójkąta będą wynosić odpowiednio 20,5m i 7m. Praktyka pokazała, ze tak przesuwając punkt zasilania możemy otrzymać dopasowanie z SWR 1:1. Biorąc pod uwagę wpływ zawieszenia anteny na jej oporność, odległości te mogą ulegać zmianie i trzeba je dobrać doświadczalnie. Ciekawym rozwiązaniem jest zastosowanie w rogach przy podwieszaniu anteny rolek (jak do lin w żaglówkach) i „przeciąganie” anteny po obwodzie co w efekcie da przesuwanie punktu zasilania. Takim sposobem możemy w terenie dopasowywać antenę i minimalizować współczynnik SWR. Innym sposobem dopasowania nadajnika z wyjściem 50 Ώ do anteny delta na 80m bez użycia baluna jest wykorzystanie właściwości transformacyjnych kabli zasilających. Antenę należy zasilić dwoma rodzajami kabli połączonymi szeregowo. Pierwszy odcinek od anteny o długości 13,6m należy wykonać z kabla 75 Ώ (telewizyjnego), a kolejny odcinek z kabla 50 Ώ o dowolnej długości. Niestety dopasowanie to będzie prawidłowe tylko dla jednego pasma 80m.

PODSUMOWANIE.

Antena Delta Pozioma na pasmo 80m jest bardzo ciekawą anteną do łączności krajowych. Jest bardziej odporna na zakłócenia niż dipol. Łatwiej skompensować zmienność oporności anteny uzależnionej od wysokości zawieszenia niż np. w dipolu. Przy niskich zawieszeniach delta jest anteną bardziej sprawną niż nisko wiszący dipol. W stosunku do pełno wymiarowego dipola potrzebna jest krótsza przestrzeń, 27 m zamiast ponad 40 m – co prawda w dwóch kierunkach. Nie trzeba stosować dużych naprężeń w odciągach, gdyż siły rozkładają się na 3 punkty zawieszenia, a kabel zasilający jest wpięty w miejscu podwieszenia lub w niedalekiej odległości od niego. Te cechy powodują, iż jest to godna polecenia antena nie tylko w warunkach terenowych, ale także w „domowych”.

Bardzo dobre baluny wychodzą nawinięte dwoma liniami 100 omów utworzonymi z dwóch drutów DNE0,8 najlepiej w podwójnej izolacji (nie pamiętamooznaczenia).
Linie 100 omów z drutów nawojowych nawija się na rdzeniiu toroidalnym o średnicy około 4cm. Rdzeń może być F82 lub podobny o takiej samej lub większej przenikalności. Każda linia 100 omów na niecałej połowie toroidu. Dla F82 około 15 zwojów. Linie 100 omów tworzy się nawijając dwoma drutami jednocześnie obok siebie bez skrętu. Działa dobrze do 200W. Dla większych mocy linie wykonywałem z linki srebrzonej w teflonie. Od strony TRXa łączymy linie równolegle co daje dokładnie 50 omów, a od strony anteny łączymy szeregowo co daje dokładnie 200 omów – schemat identyczny jak dla symetryzatorówTV.
Test baluna wykonujemy bardzo prosto. Podłączamy do TRXa 100W z pomiarem SWRa balun obciążony rezystorami o łącznej oporności 200 omów i mocy 100W. Przy krótkich próbach moc rezystorów może być nawet 10 razy mniejsza. Można je wtedy zanurzyć w szklance destylowanej wody. Jeśli chcemy zbadać współczynnik symetryzacji to rezystoory muszą być podzielone na pół i musimy dodatkowo użyć sondy pomiarowej w.cz. i woltomierza. Tak wykonany balun ma własny SWR na 30MHz <= 1,1 a na 70MHz<= 1,5.
Mała indukcyjność rozproszenia powoduje, że ten typ baluna nie zmienia parammetrów anteny – nie trzeba korygować długości ramion lub pętli.
Żadne inne wykonanie nie daje tak dobrych rezultatów.
Henryk SP2JQR

Na ostatnich 5 zdjęciach pokazałem moją technologię wykonania llinii 50 omów do małych transformatorków i praktyczny sposób pomiaru podczas wykonywania linii.
Linie 100 omów mierzymy identycznie używając zamiast mostka MFJ własnego mostka 100 omowego i TRXa jak źródła sygnału w.cz. W większości przypadków w liniach 100 omów nie ma skrętów więc nie stosujemy wiertarki, ale może się zdarzyć wyjątek (grubsza izolacja przewodów), że skręt będzie potrzebny – pomiar to wykaże.

Henryk SP2JQR

Czy należy do wejścia ref podłączyć opornik 100ohm a do wejścia pomiarowego linię, którą badamy?
Zakładając, że chcemy wykonać linię 100ohm?

Taki mostek, gdy do we ref podłączymy rezystor pomiarowy 100 omów pokaże równowagę dla linii 100 omów, ale:

1. mostek nie będzie miał oporności 50 omów dla źródła sygnału z analizatora
2. czułość mostka będzie mniejsza niż prawidłowego mostka 100 omowego

W konsekwencji brak dopasowania do generatora może spowodować zafalowania na wyświetlanej charakterystyce, do 30MHz można ten problem pominąć, ale krótkie linie 100 omów najlepiej badać wyższymi częstotliwościami z zakresu UKF i wtedy ma to duże znaczenie.

Najlepiej wykonać mostek 100 omowy (3 rezystory mostka po 100 omów) a na wejściu mostka dać tłumik przejściowy 50 omów na 100 omów, nie proponuję transformatora, bo bardzo ttrudno go zrobić.
Tłumik obniża sygnał generatora, dlatego jeszcze lepszym rozwiązaniem byłby dodatkowy wzmacniacz o oporności wyjściowej 100 omów – też dosyć trudno go zrobić, więc początkujący muszą raczej zadowolić się tłumikiem.

Czasem może się okazać, że najprostszym rozwiązaniem jest badanie gotowego transformatora z dwiema liniami na wejściu i wyjściu połączonymi równolegle. Mamy wtedy 50 omów na wejściu i wyjściu i możemy takie coś obciążyć najbardziej spotykanym rezystorem 50 omów. Przy odpowiednio wysokiej częstotliwości możemy takie krótkie linie 100 omów połaczone równolegle badać jako 50 – omowe.
Nawijanie odrobinę może zmienić impedancję obok siebie umieszczonych linii w związkiu z tym ostateczna kontrola powinna być zrobiona na już gotowym transformatorze. potem można połaczyć linie z drugiej strony szeregowo, i sprawdzić dla obciążenia 200 omów.
SP2JQR