C vertikál (C-Pole)

v experimentálním provedení

Když jsem pár lety jsem pročítal mailovou konferenci QRP-List, objevilo se tam zajímavé vlákno na téma "jaká je nejlepší vertikální anténa". V jedné z odpovědí byl odkaz na jakýsi web, kde byla popsán trochu zvláštní vertikál. Když jsem jej uviděl, hned mi bylo jasné, že tohle je to pravé na moje portejblové výlety s rodinou.

Princip antény
Anténu zvanou C-Pole poprvé popsal Brian Cake, KF2YN, v roce 2004 v časopise QST. Jedná se o nesměrovou jednoprvkovou vertikální anténu kompaktních rozměrů. Anténa je konstruována jako půlvlnný zářič. Tím se příliš neliší od běžného dipólu. To, čím se liší, je její tvar. Půlvlnný zářič je totiž stočen do tvaru obdélníku.

Ve svém článku v QST Brian, KF2YN, vysvětluje, že každý půlvlnný dipól, který takto stlačením zmenšíte, se bude vyznačovat tím, že jeho impedance ve středu dipólu se sníží. Takže místo obvyklých 72 ohmů bude impedance "zahnutého dipólu" někde mezi 10 a 30 ohmů, podle toho jak moc a kde ho zahnete.

Také si všiml toho, že impedance dipólu, napájeného mimo střed, se zvyšuje s posouváním napájecího bodu směrem ke kraji. Odtud byl jen krůček k závěru, že na dipólu, stočeném do obdélníku, bude nejspíš existovat, někde mezi středem a krajem, bod, v němž je impedance přesně běžných 50 ohmů.

Brian tedy dal anténě tvar obdélníka na stojato a polohu nastavil tak, aby napájecí bod s impedancí 50 ohmů ležel uprostřed spodní kratší strany obdélníka. Výhodou je, že na nejdelší straně obdélníka se nachází proudová kmitna (střed rezonátoru) a její okolí, takže tato anténa má dost dobrou vyzařovací účinnost. Na opačné delší straně obdélníka se nacházejí koncové úseky rezonátoru, kterými teče relativně malý proud a tak nepůsobí příliš silně proti vyzařování hlavního svislého úseku.

Experimentální konstrukce
Svou verzi antény jsem realizoval jako experiment - tedy co nejrychleji, s vynaložením co nejmenší pečlivosti, jen jako "proof of concept".
Původní rozměry antény pro pásmo 14 MHz jsem převzal z webu HB9MTN . Stožár o výšce 6 metrů jsem zhotovil z PVC trubek o průměru 50 mm. Tři dvoumetrové trubky tvoří stožár, ze dvou metrových kusů jsem vyrobil spojky. Horní a dolní ráhno tvoří PVC trubka 32 x 1000 mm. Upevňovací desky a drobné části jsem vyrobil z bílého plastového prkénka na krájení, které je běžně ke koupi v obchodních domech, např. IKEA. Vodič je "DX Wire", tedy měď na ocelovém jádře, vnější průměr cca 0,95 mm. Jednotlivé díly jsou k sobě připevněny pomocí stahovacích pásků. Při bourání antény se staré pásky zahodí a při stavbě na dalším stanovišti se použijí nové.

Jako balun je použito asi 45 závitů RG-58 na PVC trubce průměr 63 mm (spotřebujete asi 10 metrů kabelu a útlum je někde kolem 0,6 dB).
Při stavbě antény jsem ještě neměl k dispozici původní článek KF2YN, v němž Brian upozorňuje, že proudový balun, připojený do nesymetrického bodu napájení, představuje induktivní zátěž, která rozlaďuje anténu. Podle KF2YN je to asi 250 kHz směrem nahoru v pásmu 14 MHz při indukčnosti balunu 25 uH. Přesně to se mi přihodilo a musel jsem anténu dodatečně nastavovat. Protože navíc impedance v rezonanci byla vyšší než 50 Ω, nastavil jsem za pomoci 4 svorek dvěma kousky drátu asi 10 cm na každé straně. Anténu jsem dostal do rezonance a na správnou impedanci v rozmezí +/- 1% od požadovaných 50 ohmů.

Konečné rozměry antény s balunem 23 uH: A = 458 cm, B = 83 cm, C = 198 cm, E = 242 cm, D přibližně 16-17 cm.

Použití
Anténu je nutné zavěšovat na nevodivé konstrukce - např. na plastové či dřevěné stožáry - nebo do volného prostoru - třeba na větev vysokého stromu. Co určitě nefunguje, je zavěšení na převislé části staveb obsahujících železobeton.

Jinak je ale tato anténa dosti tolerantní ke kovovým předmětům v okolí (3 metry odstupu většinou stačí, pokud se nejedná o předměty velikostí srovnatelné s 1/4 lambda) a nepotřebuje žádné radiály. Radiály u klasického vertikálu totiž doplňují čtvrtvlnný pahýl na správný rozměr poloviny vlnové délky, kdežto vertikální C-Pole už velikost lambda/2 má.

Jediným opravdu nezbytným opatřením, kromě připojení ke koaxiálnímu kabelu, je uzemnění vf kabelu u paty stožáru. Protože je anténa napájena nesymetricky, má v napájecím bodě poměrně velký "soufázový" (common-mode) potenciál proti zemi - při výkonu 100 wattů je amplituda stojaté vlny proti zemi přes 150 voltů! To, že napájecí bod "visí ve vzduchu" se při příjmu bez uzemnění projevuje lapáním nejrůznějších šumů a elektrostatického rušení. Při Polním dnu 2006 přijímala anténa bez uzemnění pouze vrčení elektrogenerátoru, kdežto i po chabém uzemnění spodního konce balunu se vrčení zeslabilo o několik S a na pásmu se objevily stanice. Pokud tedy nějaký nemoudrý uživatel amatérských pásem doporučuje při výkonech do 50 wattů nezemnit, poradil bych mu, aby si dal na uši sluchátka a zamyslel se nad tím co v nich vlastně slyší.

Zkušenosti
Anténu vozím s sebou jako součást sestavy na dovolenou. Do této sestavy patří ještě NorCal 2030 (CW tcvr 3-5 W na 14 MHz), pastička, sluchátka a Li-Ion akumulátor s integrovanou nabíječkou.

Při týdenní dovolené v srpnu 2006 se mi s touto anténou podařilo navázat asi 30 QSO po celé Evropě a blízkém okolí. Z domácího QTH lze se 100 watty běžně pracovat s blízkými DXy (USA, východní Asie). Letos, v srpnu 2007 jsem s QRP sestavou navázal přes 100 spojení, i díky probíhajícím závodům. Z mého QTH (KN09EH) v údolí otevřeném směrem k severovýchodu jsem navazoval spojení hlavně s UA1-3, UA9, UA0, JA. Raritou bylo, když jsem jednoho dne dopoledne ve velmi slušné síle kolem S5-S7 slyšel KL7, ovšem pochopitelně bez šance se dovolat.

Tipy pro opakovatelnou konstrukci
I přesto, že tato anténa funguje výborně i v QRP provozu, moje zkušenosti s experimentální konstrukcí nejsou příliš dobré. DX Wire je příliš tenký a pružný, nedá se příliš ohýbat a při pokusech o stočení si dělá co chce. Konstrukce z jednoho kusu drátu, navíc dvakrát provlečeného PVC trubkami, je pro portejblové použití, kdy se anténa musí stavět a pak zase svinovat, vyloženě nepraktická.

Pro praktické použití se nabízí vyrobit vodorovná ráhna antény z hliníkových trubek, na jejichž konce by se pomocí objímek připevnily svislé prvky vyrobené z měděných drátů nebo lanek s oky na koncích. Při použití vhodných materiálů a ochranných prostředků by taková instalace mohla přežít i několik sezón.

http://www.c-a-v.com/e107_plugins/content/content.php?content.678

OK4RM