KLASICKÁ RÁMOVÁ ANTÉNA

Jak již bylo uvedeno v předešlém článku (RÁM 1), rámová anténa je vlastně druh skládaného dipólu (smyčky). Vzhledem k vlivu koncové kapacity délka ramene dipólu je o něco menší (zkracovací činitel), než čtvrtina pracovní vlnové délky, tedy přibližně 0,248-0,249 λ (viz obr. 1), v závislosti na průměru vodiče, ze kterého je vyroben.

Na rozdíl od klasického dipólu u rámové antény chybí účinek koncových kapacit, jelikož zde nejsou žádné konce. Zde v důsledku vzájemného vlivu vyzařujících stran rámu dochází ke zmenšení jejich fyzické délky. To znamená, že obvod čtvercového pole se rovná 1,01 až 1,02 odpovídající vlnové délky ve volném prostoru (obr. 2).

Při použití rámů jiných tvarů by rozměry měly být stejné. Ale v případě, že rám je umístěn v malé výšce, nebo se kolem něj vyskytovaly překážky, bude nutné délku stran upravit. V každém případě bude nutno obvod poněkud zmenšit podle poměru stojatých vln (PSV, SWR) na minimum ve středu pracovního rozsahu.

U rámových antén, na rozdíl od dipólových, jejich průměr nemá vliv na zkracovací součinitel. Vyznačují se tím, že při zvyšování průměru použitého vodiče pro rám vzrůstá její širokopásmovost. Při průměru vodiče 1 až 2 mm může překrýt jedno libovolné amatérské pásmo od 1,8 MHz až do 145 MHz v celém jeho rozsahu. Nicméně další zvyšování průměru vodiče vede hlavně ke zvýšení jeho mechanické pevnosti (a také bohužel hmotnosti), ale také k mírnému zvýšení účinnosti antény. Zároveň je tím také zjednodušeno ladění rámu a zmenšuje se vliv okolních předmětů.

Je vidět, že rozdíl v údajích jednotlivých parametrů rámových antén v popisech různých amatérů jsou způsobeny tím, že používají vodiče různých průměrů a rámy různých tvarů, umístěných v různých výškách. Zde je řeč o vstupní impedanci, a tedy o napájení a přizpůsobování antény v pracovním rozsahu a o jejím zisku. Výsledky analýzy těchto údajů ukazují, že optimální je zřejmě kruhový tvar antény a její umístění svisle ve výšce nejméně čtvrtina vlnové délky při obvodu rámu 1,01-1,02 λ.

Obvod rámové antény se určí ze vzorce: l = 300 * k / f kde l je délka v metrech, f je kmitočet v MHz a k je činitel prodloužení. Ten je od 1,01 pro vodič průměru 3 mm a 1,02 pro vodič průměru pod 1,2 mm.

Pro konstrukci rámových antén je vhodné vědět, že bod nacházející se ve středu na opačné straně, než je napájení, má nulový potenciál (viz následující obrázek). Této vlastnosti lze výhodně využít pro upevnění a uzemnění antény na stožár.

Jednoprvkové uzemněné rámové antény

Víceprvková uzemněná rámová anténa

Toto uzemnění chrání anténu v bouřkovém období a také odstraní elektrostatický potenciál, což je z konstrukčního hlediska velmi výhodné. V tom případě je ale nutno anténu napájet přes symetrizační člen (balun), jinak se jeho zisk sníží až o 0,5 až 1,5 dB, nehledě k dalším nepříznivým jevům, jako plášťové proudy a podobně.

DVOUPRVKOVÁ VKV RÁMOVÁ ANTÉNA

Skládá se z vlastní rámové antény (zářič) o obvodu l a doplňujícího rámu (reflektor) s obvodem l1.

Vstupní impedance antény (Z) závisí na vzdálenosti zářiče od reflektoru (l2). Při vzdálenosti l2 = 0,08 * λ je impedance 70 Ohmů. Činitel zisku této antény je 5 dB.

Zářič:
Celková délka (mm) = 304 635 / f (MHz)
Strana čtverce l (mm) = 76 150 / f (MHz)
Reflektor:
Celková délka (mm) = 334 000 / f (MHz)
Strana čtverce l1 (mm) = 865 000 / f (MHz)
Vzdálenost zářiče a reflektoru l2 (mm) = 25 720 / f (MHz)
Impedance Z = 70 Ohm

Směrová rámová anténa pro pásmo 145 MHz

Výhodné použití rámové antény je například pro provoz v amatérském pásmu 145 MHz. Větší zisk a směrovost, současně i optimální poměr cena / kvalita se dá samozřejmě získat použitím dvouprvkové antény, například podle následujícího obrázku, kde jsou uvedeny i rozměry obvodu reflektoru a zářiče.

Anténní prvky mohou být samozřejmě provedeny nejenom ve tvaru čtverce, ale i ve tvaru kruhu nebo trojúhelníku. Pro získání vertikálního vyzařování může být tato anténa pootočeny, napájení tedy bude vyvedeno do strany. Vstupní impedance této dvouprvkové antény je v okolí 60 ohmů, může tedy být napájena jak 50 ohmovým, tak i 75 ohmovým kabelem. Její zisk je oproti dipólu vyšší o přibližně 5 dB a předozadní poměr (rozdíl mezi vyzařováním „dopředu“ a „zpět“) je vyšší asi o 20 dB. Samozřejmě, že anténu napájíme přes symetrizační člen (balun).

Zdroje:
http://radio-teca.ru/
http://un7ppx.narod.ru/
http://rezonans-58.narod.ru/index_1_uhv.htm
Pro zájemce o rámové antény bych vřele doporučil sérii článků Small Loop Antennas na adrese
http://www.maximintegrated.com/app-notes/index.mvp/id/3621