Antena jest elementem, który w największym stopniu decyduje o możliwościach stacji amatorskiej. Nawet przy ograniczonej mocy nadajnika odpowiednio zbudowana i zawieszona antena może znacznie poprawić wyniki łączności. Poniżej omówiono cztery typy anten najczęściej stosowanych przez polskich krótkofalowców w pasmach KF.
Dipol półfalowy
Dipol półfalowy to prosta antena składająca się z dwóch równych ramion, których łączna długość wynosi połowę długości fali roboczej. Dla pasma 20 m (14 MHz) całkowita długość dipola wynosi około 10,1 m (każde ramię ok. 5,05 m). Dla pasma 40 m (7 MHz) – około 20,2 m.
Właściwości
- Impedancja zasilania przy rezonansie: około 73 Ω. Do zasilania kablem 50 Ω stosuje się transformator balun 1:1.
- Charakterystyka promieniowania: boczna (dla dipola poziomego maksimum emisji jest prostopadle do osi ramion).
- Zysk: ~2,15 dBi (odniesiony do izotropowego radiatora).
- Zawieszony poziomo na wysokości co najmniej 0,25 λ nad ziemią daje przyzwoite wyniki na każdym pasmie.
Wzór na długość dipola (w metrach): L = 142,5 / f [MHz]. Wynik uwzględnia skrócenie wynikające z wpływu grubości drutu. Dla drutu miedzianego 1,5 mm² wynik jest bliski wartości teoretycznej.
Zastosowanie
Dipol jest idealnym wyborem dla stacji miejskich i podmiejskich z ograniczoną przestrzenią. W praktyce można zawiesić dipol w konfiguracji odwróconego V (inverted-V) – oba ramiona opuszczone pod kątem 120–135° od punktu zasilania umieszczonego na maszcie lub drzewie.
Antena Yagi-Uda
Antena Yagi-Uda (potocznie: Yagi) to kierunkowa antena prętowa składająca się z dipola wzbudnika, co najmniej jednego reflektora i jednego lub więcej dyrektorów. Kierunkowa charakterystyka promieniowania i zysk powyżej 7 dBd czynią z niej preferowany wybór do łączności DX i zawodów.
Właściwości typowej anteny 3-elementowej
- Zysk: ~7–8 dBd (odniesiony do dipola).
- Przód/tył (F/B): ~20 dB dla dobrze zoptymalizowanej konstrukcji.
- Kąt otwarcia w płaszczyźnie poziomej: ok. 65–70°.
- Impedancja zasilania: ~25–50 Ω w zależności od geometrii.
Zastosowanie
Yagi jest montowana na obrotowym maszcie (rotator), co pozwala na kierowanie wiązki w wybrany rejon świata. W Polsce popularnym rozwiązaniem dla pasma 20 m jest antena 3–4 elementowa na maszcie 10–15 m. Dla pasma 15 m i 10 m – kompaktowe konstrukcje 4–5 elementowe.
Komercyjne anteny Yagi dostępne na polskim rynku to m.in. modele firm Cushcraft, Mosley, Force 12 i Fritzel. Plany do samodzielnego budowania są dostępne w publicznych bazach danych ARRL i na stronach PZK.
Anteny pionowe
Antena pionowa (ang. vertical) promieniuje sygnał pod niskim kątem do horyzontu, co sprzyja propagacji jonosferycznej na duże odległości. Wadą jest promieniowanie dookólne – w przeciwieństwie do Yagi nie koncentruje energii w jednym kierunku.
Rodzaje anten pionowych
- Dipol pionowy – halfwave vertical, zasilany w centrum, wymaga przeciwwagi lub belek balonu.
- Antena 5/8 λ – popularny wybór na pasma VHF i UHF; zysk ok. 3 dBd nad ziemią.
- Antena ćwierćfalowa z radiałami – pionowy prąt ćwierćfalowy z układem radiałów poziomych zastępujących grunty. Najprostsza konstrukcja do samodzielnego budowania.
System uziemienia i radiałe
Sprawność anteny pionowej w dużym stopniu zależy od jakości systemu uziemienia. Cztery radiały poziome o długości ćwierć fali dają wystarczające wyniki w warunkach amatorskich. Zwiększenie liczby radiałów do 16–32 wyraźnie zmniejsza straty rezystancyjne.
Pętla magnetyczna (Magnetic Loop)
Pętla magnetyczna (ML) to kompaktowa antena rezonansowa złożona z pętli przewodzącej o obwodzie znacznie mniejszym niż długość fali (zwykle 0,1–0,15 λ) i kondensatora strojącego dużej pojemności. Charakteryzuje się wysoką selektywnością i małymi wymiarami fizycznymi – antena na pasmo 40 m może mieć średnicę zaledwie 1 m.
Właściwości
- Idealna do stosowania w warunkach ograniczonej przestrzeni (mieszkania, ogrody miejskie).
- Sprawność niższa niż dipola – straty rezystancyjne w kondensatorze i przewodniku pętli; w praktyce sprawność na poziomie 10–50% w zależności od jakości wykonania.
- Bardzo wąska pasmo – konieczność ciągłego dostrajania przy zmianie częstotliwości.
- Naturalna charakterystyka odrzucania zakłóceń elektrycznych (pole elektryczne) – korzystna w środowisku miejskim.
Kondensator strojący pętlę magnetyczną musi wytrzymywać napięcia rzędu kilku kilovoltów przy mocy 100 W. Najczęściej stosuje się kondensatory motylkowe lub powietrzne o wysokiej pojemności. Dotykanie kondensatora podczas nadawania stwarza zagrożenie porażenia.
Porównanie – wybór dla polskich warunków
Poniższe zestawienie pomaga dobrać typ anteny do dostępnej przestrzeni i pasma pracy: