31Praktick elektronika A Radio - 06/2010

Slot antna byla v amatrsk literatuepublikovna ji v 50. letech [1, 2, 3], [4]. Z tdoby tak pochz pojmenovn, kter se za-chovalo a do souasnosti, i kdy innosta uspodn popisovan antny na KV ps-ma dnes vysvtlujeme jinak. Pokldme ji zadvojici celovlnnch smyek, kter mohou pi-pomnat kostru trbiny podle anglickhoskeleton slot.Slot antna =

= trbinov antnaNejjednodu klasickou trbinovou an-tnou je plvlnn antnn prvek ve tvaru rela-tivn zk trbiny, vyznut do (nekone-nho) vodivho povrchu. Na vyzaovn ttoantny se podlej pevn vf proudy na vo-div ploe v okol trbiny a na jej hran.Diagram zen tto trbiny se podobzen plvlnnho diplu ve volnm prostoru.trbina vak vyzauje opanou polarizac,tzn. e horizontln trbina vyzauje elek-trickou sloku E s vertikln polarizaca magnetickou sloku H s horizontln pola-rizac. Prakticky to znamen, e pro optiml-n pjem z horizontln trbiny mus bt po-uito opan orientovanho, tzn. vertiklnhodiplu. Vztah mezi diplem a trbinou lzeproto oznait jako komplementrn.trbinov antna vyzauje shodn naob strany vodiv plochy. Jednostrannmuzavenm trbiny dutinou dochz k vyza-ovn jen do volnho, neuzavenho polo-prostoru. Napjec i ziv vlastnosti trbi-ny jsou dny rozloenm vf proud podltrbiny. Maximln impedance (asi 500 )je mezi napjecmi body uprosted trbiny.Ke koncm trbiny pak impedance kles,co tam usnaduje napjen bnm koaxi-lnm kabelem.V praxi se trbiny nejastji umisuj navodorovn nebo obl plochy mobilnch pro-stedk, letadel, raket a druic.

Drtov trbinaDle popisovan uspodn drtovtrbiny (skeleton slot antny) poprv popsalB. Sykes, G2HCG [2]. Vychzel z vahy, ezmenovnm vodiv plochy a k pouhmuohranien trbiny zstanou jej charakte-ristick vf vlastnosti zachovny. Mly to po-tvrdit pokusn konstrukce, realizovan p-vodn v psmu 145 MHz.Dal vvoj vedl k novm konstruknmmodifikacm, komern realizovanm naVKV FM psmu 88 108 MHz [3].Tak se v DL objevila antna neobvykl-ho tvaru, tzv. Skeletschlitzantenna (schlitz nm. trbina), kter se dostalo publicityi u ns, co vedlo ke zkreslenm informacmo dajn vjimenm zisku. Chodiv verzeantny se nakonec uplatnila jako spolenbudic prvek dvou nad sebou umstnchpasivnch direktorovch ad Yagiho antny

pro VKV FM psmo. Tento budic prvek jinebylo mon povaovat za trbinu, alespe za velkou smykovou antnu, jejprincip i zpsob vyzaovn byl na strnkchasopis PE i AR ji vysvtlovn [8, 9] a si-mulanmi programy doloen.Znovu jej strun pipomeme.Zmenovnm plochy kolem trbiny ak pouhmu vodivmu ohranien se z pvod-n trbinov antny stv plvlnn, na oboustranch zkratovan veden, kter je takmon povaovat za dvojici proti sob ums-tnch tvrtvlnnch veden, resp. za dvojiciplvlnnch smyek, povaujeme-li za plvln-n obvod tvrtvlnnho veden. Cel obvod ta-kov dvojice je proto jednovlnn, take sez nj stv celovlnn smyka (big loop, popi-sovan v [8]). Ta vak mus bt ir ne p-vodn relativn zk trbina, aby se doshlodobr innosti.Z rozloen vf proud podl smyky jezejm, e pi napjen uprosted jedn vo-dorovn strany vyzauj soufzov pouzeob vodorovn sti smyek, zatmco se z-en z vertiklnch st navzjem ru. Ant-na se tak prakticky jev jako dvojice tvrt-vlnnch soufzovch zi, vzdlenchnavzjem /4.Popisovan skeleton slot antna jepak uspodnm dvou celovlnnchsmyek tsn nad sebou, tedy se spo-lenm stednm napjenm prvkem.Vznik tak konstrukn jednoduch tlen-n (tprvkov) soufzov ada, kterou lzesnadno namodelovat a ovit nkterm z do-stupnch antnnch program.

Napjec vlastnostiJe-li obvod smyky celovlnn, je smykav rezonanci a jej svorkov impedance sebude blit pouhmu relnmu odporu. Jehovelikost pak bude zvisl pedevm napomru dlek (X/Y). U tvercov smyky(X/Y = 1) in tato impedance asi 140 .Obdlnkov smyka bude mt relnousloku impedance vy pi pomru dlekX/Y > 1 a ni, bude-li X/Y < 1. Pi poado-van impedanci 50 in pomr stran X/Y == 0,6. Pedpokld se napjen uprostedvodorovn smyky o dlce X.U dvojice tsnch smyek (dle obr. 1) seuveden impedance vlivem vzjemn vazbyprakticky nezmn. Jedna smyka, ale i celdvojice tedy bude thlej. Antnu lze pro-vozovat jako jednopsmovou bez pouitATU s impedanc 50 , nebo jako tpsmo-vou s vhodnj impedanc 200 pro snad-nj doladn nezbytnho ATU.

Ziv (smrov)vlastnosti

jsou zvisl na instalaci antny. Ve vol-nm prostoru bude mt antna v obou rovi-nch osmikov diagram s maximy oriento-

Popisuje se konstrukn jednoduch, dvousmrn, horizontln polarizovan an-tna, vhodn pro vy KV psma. Nrokuje svislou plochu o rozmru 0,2 l x 0,66 l.V otonm uspodn se jej konce otej pouze na polomru 0,1 l. Ve volnm pro-storu m antna zisk 5 dBi ve dvou protilehlch smrech. V optimln provozn vcenad relnou zem je mono potat se ziskem a 10 dBi v pzniv elevaci pro DX spo-jen. Impedance antny in 50 W v jednopsmovm uspodn, nebo 200 W pi pro-vozu na tech sousednch psmech. Zkladn rozmry jsou na obr. 1 a v tab. 1.

vanmi kolmo k ploe antny. Pedpokld-me-li horizontln polarizaci aktivnch prvk(dle obr. 1), bude se zen v horizontln(azimutln) rovin (E) blit zen zkrce-nho diplu (L = 0,2 ) s hlem zen 86 .Ve vertikln (elevan rovin) bude diagramzen thlej, 78 , psobenm trojice sou-fzov napjench, i kdy zkrcench dip-l. Za tchto podmnek bude mt antna ziskasi 5 dBi. Vlivem zem se hel zen v ele-van rovin z a odklon smrem nahoruv zvislosti na provoznm kmitotu (psmu)a vce antny nad zem. (Napjec a zivvlastnosti antny budou podrobnji probrnyv druh sti lnku). Konstrukce antny

je pomrn jednoduch bez kritickchrozmr. V podstat ji tvo vodorovn ti prv-ky, nejlpe duralov trubky, kter jsou(u oton verze) ve svm stedu upevnnyk nosnmu storu ve vzjemnch vzdle-

Obr. 1. Skeleton slot antna. Celkov uspo-dn na otonm storu. Hlavn rozmryX a Y dle tab. 1 jsou znzornny v pomr-

nm mtku

Obr. 2. Zvsn instalace antny polarizo-van horizontln (a), vertikln (b). Pi z-vsn instalaci dle b) mohou bt vechny

vodie antny drtov

SKELETON SLOT zapomenut antna (1)

Jindra Macoun, OK1VR

a)

b)

32 Praktick elektronika A Radio - 06/2010

nostech Y dle tab. 1. Na svch koncch jsouvodiv spojeny svislmi drtovmi vodiis konci napjenho prvku, kter je ke sto-ru upevnn izolovan, tak aby k nmu mohlbt pipojen napje nebo symetrizan len.Horn i doln zi mohou bt ke storuupevnny vodiv. Prmry prvk ani svislchvodi nejsou kritick. Vodorovn prvky majprmr 12 a 16 mm. Svisl vodie maj pr-mr 2 mm.Pi stl instalaci antny se doporuujedobr mechanick i protikorozn ochranavech elektrickch i mechanickch spoj.Zrove je teba zabezpeit napje, zejm-na symetrick (kter mus bt veden v jiststl vzdlenosti od storu), proti kmitnve vtru, kter obvykle zpsob peruen vo-di. Pro pokryt celho azimutu (360 ) po-sta u dvousmrn antny oten o 90 .Antnu je mon instalovat t jako z-vsnou, bez nosnho storu (obr. 2 a).V zvsn instalaci ji lze provozovat i s verti-kln polarizac (obr. 2 b) nap. pi expedi-nm vysln na psmu CB. Jej smrovnpak bude ostej, protoe se do azimutlnroviny oto u hel zen v rovin H,tzn. v rovin kolm na prvky. Pro zachovn

Vyjdm se knkolika kurzvou oznaenmformulacm z uvedenho lnku [5], kter jsou dlemho nzoru nepesn, nepln, pop. chybn,take ovlivuj srozumitelnost lnku.Akceptuji tm sdlen autora vvodu, e serd nech pouit, pop. pijme jin nzor doloe-n na principu matematickho een, nebo ales-po nvrhu pslunch rovnic. Problematiku el-mag. pole a jeho sloek, kter je podstatousporu o sprvn vklad innosti antny MW,a to nejen vuvedenm lnku, vak nen elneit matematicky na strnkch PE. Vtinu ten- by to ani nezaujalo. Proto v zvru odkazuji z-jemce na pslun kapitoly v dostupn publikaciJ. Myslka o teorii elmag. pole [6].Poadovan shovvavost kpesnosti pou-vanch termn nen dle mho nzoru na mst,protoe pesnost pouvanch termn me vstkchybn i nepesn interpretaci textu. koda,e autor nedoplnil text lnku vsledky svch ex-periment a men.Dle ji tedy jen nkter citace a vyjdenk nim:

1. U MW neplat tzv. princip reciprocity.Princip reciprocity znamen, e diagram ze-n vyslac antny je shodn sdiagramem pjmute antny pracujc jako pijmac. Tzn. e mezivyslac a pijmac antnou nen dn rozdlz hlediska jejich diagram zen, resp. pjmu.Vyadme-li u antny MW elektronick obvody,kter diagram zen neovlivuj, meme antnuteoreticky pout i pro vysln se stejnm diagra-mem zen.

2. O MW tak nelze hovoit jako o aktivn an-tn.Antnu, kter je integrac elektronickch sta-vebnch prvk santnn strukturou lze povaovatza antnu aktivn. Vtinou jde o pijmac antnus malm (krtkm) antnnm prvkem. U aktivn pi-jmac antny nemus bt pijman signly vdyzesilovny, ale poaduje se zpravidla jen impe-dann pizpsoben knapjei, resp. kpijmai.Integrovan antnn zesilova tam pak pracuje sezeslenm jedna, nebo i menm [1].

3. Nen elem, aby koaxiln kabel pijmalnjak signly.Obecn se na funkci pijmac (ale i vyslac)antny me a mus, nebo nem i nesm pod-let (povrch) stnn koaxilnho kabelu. Zvisto na typu antny. Vnj a vnitn povrch stnnjsou od sebe vysokofrekvenn oddleny skin-efektem stnn. Vf proudy na povrchu stnn ko-axilnho kabelu nemohou indukovat vf proudyuvnit koaxilnho kabelu.

pznivho hlu elevanho vak mus btantna umstna ve.Rozmrov tabulka

Udv dlky X a Y vodorovnch prvka svislch vodi ve vlnov dlce () odpo-vdajc uvedenm kmitotm (psmm),a dle skuten dlky v m.Pomr dlek svislch vodi a vodorov-nch prvk pi zachovn celovlnnho obvodujedn smyky [(2 x 0,196 ) + (2 x 0,329 ) == 1,05 ] je zvolen tak, aby svorkov impe-dance antny inila 50 .Literatura

[1] Ramsay, J., F.: US patent 2,755,465 brit. Prior 1949.

4. (Antna MW) Pijm elektrostaticku slokuelmag. pole.

Elmag. pole dnou elektrostatickou slo-ku nem. Podmnky pro penos vf energie (nap.kMW antn) zabezpe na vt vzdlenostpouze dv navzjem kolm sloky elmag. pole,elektrick a magnetick, kter spolu s Pointin-govm vektorem tvo elmag. vlnu, dopadajcna pijmac antnu. Kpenosu vf energie navt vzdlenosti proto nelze vyut elektrosta-tickho pole, kter se jen indukc nbojz relativn blzkch zdroj. Podle Coulombovazkona je intenzita siloar elektrostatickhopole nepmo mrn druh mocnin vzdle-nosti, take se vzdlenost rychle kles.

5. Pokud bylo ped boukou, byla asto inten-zita elektrostatickho pole tak vysok, e stailotasit me a pozvednout ho proti obloze. Na koncimee se vytvoil poskakujc plamnek (Elivohe), co byl elektrick vboj, kdy intenzita el-stat. pole byla vy ne dielektrick pevnost vzdu-chu. Sta pirti tak vlastn vytvoili prvn MW, ne-mli ale pijma ani nemli koho poslouchat.Take dnes tedy ji meme tasit malou(MW) antnu, pipojt kn koaxilnm kabelem pi-jma a poslouchat prostednictvm elektrostatic-kho pole vzdlen rozhlasov stanice a majkyna DV a SV psmech. Ve skutenosti poslou-chme tyto stanice prostednictvm pole elek-tromagnetickho. Pokud by pijmac antna byla(nap. pi bouce) zrove pod vlivem silnho poleelektrostatickho, tak bychom dky ruen (QRN)tyto stanice vbec neslyeli.

6. Je znmo, e MW nepijm vuzavenmstnosti. Je to proto, e uzaven mstnost sezelektrostatickho hlediska chov jako vnitekuzaven vodiv koule, kdy intenzita elektrostatic-kho pole kles linern knule ve stedu mstnos-ti. Uzaven (obytn) mstnost rozhodn nen zhlediska pronikn elektrostatickho ani elektro-magnetickho pole ekvivalentn vodiv kouli, resp.tzv. Faradayov kleci, kter se pouv kvytvoenprostoru bez nedoucch pol pi zkouen a m-en vf zazen. MW nepijm dobe vuzavenmstnosti proto, e se tam kolem cel antnnstruktury MW tak nevytvo elmag. pole s kon-centrac siloar na konci (neexistujcho) vertikln-ho seku zmuchlanho koaxilnho kabelu.Mimo to, se uvnit budov vrazn zvyuje hladinaruen, co tm vdy pispv khorm pom-rm signl/um. To je tak jeden zdvod, proMW pijm lpe ve volnjm prostoru.

7. Na antnu s nulovou dlkou, nepipojenou

Ad: Mini-Whip antna vzbuzujc vn [5]knapjei nulov dlky nememe aplikovat ja-koukoliv antnn teorii...Antna MW ani jej napje vak nemaj nulo-vou dlku. Antna MW je knapjei pipojena,a to prostednictvm obvod integrovan elektroni-ky. Mezi zvry lnk [4] a [5] je nicmn sho-da vkoncentraci siloar elektrickho polea hypotetickho elektrostatickho pole na kon-ci vertiklnho seku koaxilnho kabelu, tzn.v mst pipojen antnn ploky. Ktto zvenkoncentraci dochz prv konfigurac cel an-tnn struktury vetn napjecho kabelu,pesnji jeho vertikln sti. To je tak jedendkaz rozhodujcho (ale asto popranho) vlivukoaxilnho napjee (pesnji jeho stnn) na in-tenzitu pijmanch signl.Pi simulaci antny je pouit antnnho pro-gramu EZNEC limitovno minimlnm kmitotem(fmin), na kterm se pi dan dlce nejkratho an-tnnho zie zkrt dlka jedinho segmentupod 0,05 , co ji nepzniv ovlivn kvantitativnhodnocen posuzovan antny.Zvrem doporuuji vem, u kterch antnaMW vzbuzuje vn, aby si schladnou hlavouznovu prostudovali uveden lnky i doporuenouliteraturu. Najdou tam odpov na otzku, jak MWprincipiln funguje, resp. zjist, e antna MWfunguje normln, tzn. jako uniplov (a elek-tronick) antna, instalovan ve volnm pro-storu nad zem. Nedlnou f u n k n st ta-kovho uniplu je tzv. protivha, kterou zdepedstavuje optimln veden koaxiln kabel,resp. jeho vhodn uzemnn stnn.

Uveejnn lnky:[1] Vorek V., OK1XVV: Aktivn antna Maxi-Whip. PE 2/2009.[2] Prochzka, M.: Mini-Whip zpohledu antne.PE 11/2009.[3] Honzk, K., OK1XKH; Kaplan, J., OK1MES;Boh, J.: Mini-Whip oste sledovan antna.PE 1/2010.[4] Prochzka, M.: Mini-Whip oste sledovanantna (2). PE 2/2010.[5] Balhar, V., OK1SVB: Mini-Whip antna vzbu-zujc vn. PE 4/2010.

Doporuen literatura:[6] Myslk, J.: Elektromagnetick pole zkladyteorie. BEN 1998 (s. 12 15, s. 28 29 a cel 6.kapitola).[7] Szanto, L.: Maxwellovy rovnice. BEN 2003.

[2] Sykes, B., G2HCG: Skeleton Slot Aeri-als. RSGB Bulletin. January 1953.[3] Dent, H., B.: Skeleton Slot Aerial. Wire-less World. Vol. 60, August 1954, s. 399 401.[4] Krischke, A.: Rothammels ANTENNEN-BUCH. DARC Verlag, Baunatal, 12. vydn.[5] Capstick, B., G3JYP: The HF SkeletonSlot Antenna. RadCom. RSGB 1996.[6] Dodd, P., G3LDO: The Skeleton Slot An-tenna. ARRL Antenna Compendium. Vol. 6,1999, s. 70 73.[7] Dodd, P., G3LDO: Building successfulHF Antennas. RSGB, Aug. 2008, s. 109 112.[8] Macoun, J., OK1VR: Antna Big Loop.PE 10 a 11/2007.[9] Macoun, J., OK1VR: Yagiho antny sesmykovmi prvky. AR B 1/1982, s. 28 30.

Tab. 1.

OK1VR