Break (Magazyn CB)/Numer 11/Antena rombowa na UKF

Artykuł
Autor	Jerzy Plieth
Data publikacji	styczeń 1994
Miejsce publikacji	Break (Magazyn CB)/Numer 11

Antena rombowa

Takie terminy jak: antena Yagi, antena GP, dipolowa czy nawet Cubical Quad są nam wszystkim gorzej lub lepiej znane. Z pewnością niewielu jednak słyszało o antenie rombowej. Ci bardziej doświadczeni mają orientację, że jest to antena prawie wyłącznie używana przez służby profesjonalne. Jakie ma cechy, dlaczego nie używają jej amatorzy? Doskonałą okazją aby odpowiedzieć na te pytania stał się artykuł w starym numerze Radio Communication na który trafiłem zupełnie przypadkowo. Otóż autor „odgrzewa" ideę anteny rombowej w zupełnie nowym, nietypowym zastosowaniu - mianowicie jako anteny na fale ultrakrótkie! Zanim jednak dojdziemy do tej nietypowej aplikacji spróbujmy przedstawić Czytelnikom samą zasadę pracy anteny rombowej.

Antena taka jest zbudowana z czterech przewodów jednakowej długości umieszczonych w jednej płaszczyźnie poziomej w ten sposób, że tworzą boki rombu o ostrym kącie rozwarcia 2𝛼 (patrz rysunek). Tak utworzony romb przecina się w dwóch miejscach, mianowicie w tych wierzchołkach, które utworzone są przez przewody spotykające się pod kątem ostrym. Z jednej strony w miejscu przecięcia przyłącza się do anteny dwuprzewodowy tor zasilający, z drugiej zaś dopasowane obciążenie bezindukcyjne R_obc. Antena ma kierunek promieniowania wzdłuż dłuższej przekątnej rombu od punktu zasilającego w kierunku rezystora obciążającego. Dopasowanie anteny z obydwu stron jest konieczne aby tak w linii zasilającej jak i w samym rombie otrzymać falę bieżącą w szerokim widmie częstotliwości. Tylko bowiem w takim przypadku nastąpi wytłumienie tylnych listków każdego z przewodów tworzących romb. Kąty rozwarcia 2𝛼 oraz załamania 2𝜑 dobrane są w taki sposób aby maksima charakterystyk promieniowania wszystkich czterech boków pokrywały się z dłuższą przekątną rombu. Opornik obciążenia rombu w warunkach amatorskich może być wykonany z kilku (kilkunastu) bezindukcyjnych rezystorów połączonych równolegle tak, aby wypadkowa rezystancja była równa impedancji falowej linii zasilającej, czyli od 300 do 700 Ω. Jego moc zaś powinna wynosić nie mniej niż 40% mocy oddawanej przez nadajnik do toru zasilającego. Oczywiście dla ochrony rezystorów przed wpływem czynników atmosferycznych powinny być one umieszczone w szczelnej obudowie.

Do zasadniczych zalet anteny rombowej należą: szeroki zakres częstotliwości roboczych, mieszana polaryzacja pionowo- pozioma, oraz prostota konstrukcji. Do wad zaś należy zaliczyć: małą sprawność rzędu 60 do 70%, dużą powierzchnię zajmowaną przez antenę, oraz związaną z tym jednokierunkowość (w zasadzie brak fizycznych możliwości obracania anteny, przynajmniej na falach krótkich).

Ta sama antena przy zmianie częstotliwości ma listek główny promieniowania tylko nieznacznie zmieniony, zmieniają się natomiast tylko pasożytnicze (zniekształcające charakterystykę) listki boczne. Wypadkowa charakterystyka składa się w ten sposób z głównego strumienia zawierającego częstokroć zaledwie 50% dostarczonej energii w.cz., oraz z całego mnóstwa listków bocznych.

Zysk anteny rombowej zależy w zasadzie głównie od jej rozmiarów, a dokładnie od tego ile razy jeden bok rombu jest dłuższy od wypromieniowanej fali. Prawdziwie imponujące zyski uzyskuje się jednak dopiero jeśli w jednym boku anteny mieści się np. 7 długości fali. Antena taka ma jednak wówczas również imponujące rozmiary. Dla przykładu, trudno sobie wyobrazić w paśmie 3,5 MHz antenę o zysku bardzo dużym nawet jak na fale ultrakrótkie, czyli 18 dB. Trudno też wyobrazić sobie, że antena taka musi mieć bok o długości 560 metrów. Z tego powodu anteny takie dominują w służbach profesjonalnych, które po pierwsze mają potrzebę przeprowadzania łączności w jednym, ustalonym kierunku, po drugie zaś konfiguracja terenu pozwala na rozciągnięcie setek metrów drutu w ściśle określonych kierunkach.

Opierając się na publikowanych w fachowej literaturze danych, autor artykułu o którym wspomniałem na wstępie policzył antenę rombową, która w paśmie dwumetrowym ma stosunkowo niewielki zysk równy 8 dB. Z drugiej jednak strony jest tak prosta, że jej skonstruowanie oraz instalacja zabiorą nie więcej niż jedną godzinę nawet wyjątkowo mało manualnie uzdolnionemu amatorowi. Dodatkowo ta sama antena w paśmie 70 centymetrów (432 MHz) posiada zysk 13 dB! Antena ma bok L o długości 452 centymetrów, kąt rozwarcia 2𝛼 = 72 stopnie, oraz kąt załamania 2𝜑 = 108 stopni. Zasilana jest telewizyjnym kablem symetrycznym o impedancji falowej równej 300 Ω, taką samą rezystancję musi mieć rezystor obciążający. W takim wypadku na końcu linii symetrycznej należy zastosować telewizyjny symetryzator-transformator 300/75 Ω uzwojony na ferrytowym rdzeniu dwuotworowym. Jeśli taki sam transformator w wykonaniu odpornym na warunki atmosferyczne zastosuje się tuż przy zaciskach anteny, to oczywiście linią zasilającą będzie kabel współosiowy 75 Ω, przy niezmienionej wartości bezindukcyjnego rezystora obciążającego.

Antena powyższa jest doskonałą alternatywą dla mieszkających zbyt daleko od lokalnego przemiennika, jak też mieszkających z dala od dużych ośrodków miejskich krótkofalowców, którzy siłą rzeczy zainteresowani są łącznościami w jednym, określonym kierunku. Jeszcze raz przy tej okazji podkreślamy jej nieczułość na polaryzację przychodzącego sygnału.