Dipole antenna with traps on 40 & 20 meter bands

Η επιλογή των κατάλληλων κεραιών για ραδιοερασιτεχνική χρήση, αποτελεί ολόκληρο κεφάλαιο και μάλιστα ανεξάντλητο. Πόσο δε η κατασκευή τους. Από την μια, η απόκτηση μιας εμπορικής κεραίας απαιτεί και την εκταμίευση ενός καθ’ όλα αξιοσέβαστου ποσού, που τις περισσότερες φορές δεν υπάρχει. Από την άλλη, η χαρά της δημιουργίας δημιουργεί τέτοια συναισθήματα που σπάνια βιώνει ο ραδιοερασιτέχνης του 21^ου αιώνα. Αν είστε έτοιμοι, ιδού η Ρόδος, ιδού και το πήδημα!

Trap schematic

Πριν από ενάμιση περίπου χρόνο είχα γράψει ένα εισαγωγικό άρθρο για τα traps  (κυματοπαγίδες) με τίτλο: “I want to know what trap is” (δείτε εδώ, http://sv1cdy.blogspot.gr/2011/10/i-want-to-know-what-trap-is.html) όπου είχα εξηγήσει τι είναι και από τι υλικά φτιάχνεται το trap και σας είχα υποσχεθεί, μεταξύ άλλων ότι, «σε προσεχή ανάρτηση θα σας παρουσιάσω την κατασκευή μιας κεραίας δίπολο με traps για τα 20 και τα 40 μέτρα που είχα φτιάξει πριν από 15 περίπου χρόνια. Η κεραία συντόνισε μέσα στις μπάντες με την πρώτη κιόλας δοκιμή! Χμ, η τύχη ευνοεί τους τολμηρούς!»

Η κατασκευή μιας κεραίας δίπολου με trap μπορεί να αποτελέσει την κύρια κεραία του σταθμού μας, αν για διάφορους λόγους δεν μπορούμε να τοποθετήσουμε κάτι καλύτερο, όπως είναι η κεραία δέσμης (beam), την κεραία για τις εξορμήσεις μας στην ύπαιθρο, βλέπε Field Day ή την κεραία που θα βάλουμε στο εξοχικό, για όσους έχουν έχουν από αυτό. Είναι αποδοτική, εύκολη στην κατασκευή, ελαφριά και διακριτική.

Στις προ-ιντερνέτ εποχές, τα σχέδια κεραιών κυκλοφορούσαν από χέρι σε χέρι σα να επρόκειτο για τα πιο ιερά και απόκρυφα έγγραφα στον πλανήτη. Για καλή μου τύχη όμως ένας  φίλος και συνάδελφος, ο Δημήτρης ο SV1CDM, είχε αγοράσει το ARRL ANTENNA BOOK 16th edition 1992 και μου το είχε δανείσει για αρκετό καιρό οφείλω να ομολογήσω, γεγονός που μου έδωσε την ευκαιρία να κατασκευάσω πολλές από τις κεραίες που είχε μέσα στις σελίδες, κυρίως όμως συρμάτινες. Μια από αυτές, με την οποία συμβίωσα για αρκετά χρόνια, είναι αυτή που σας παρουσιάζω στην σημερινή ανάρτηση.

ARRL ANTENNA BOOK 16th edition 1992

Πρόκειται για μια κεραία δίπολο που συντονίζει σε δύο μπάντες χωρίς την βοήθεια antenna tuner, απλά με τη χρήση trap τοποθετημένα στα κατάλληλα σημεία πάνω σε αυτήν.

Την κεραία την είχε παρουσιάσει στο ARRL ANTENNA BOOK 16th edition 1992 ο K2GU και φυσικά είναι βασισμένη στην πρότυπη του W3DZZ αλλά μικρότερων διαστάσεων, θυσιάζοντας όμως την μπάντα των 80 μέτρων. Αυτό το τελευταίο μπορεί σε κάποιους να φανεί περιοριστικό, σε κάποιους άλλους όμως που δεν έχουν αρκετό χώρο στην διάθεσή τους, θα φανεί ως λυτρωτικό, αφού με μόλις 16 μέτρα άνοιγμα, χώρος που υπάρχει διαθέσιμος στις περισσότερες ταράτσες, μπορούμε να τοποθετήσουμε μια κεραία που θα λειτουργήσει αξιοπρεπώς τουλάχιστον στα 20 και στα 40 μέτρα, ενώ με την βοήθεια antenna tuner θα πάει στα 15 και 10 μέτρα. Ψήνεσαι;

Εδώ είναι ένα απόσπασμα από την παρουσίαση στο ANTENNA BOOK 16th edition1992. Το βρήκα στα εντευκτήρια της Ε.Ε.Ρ. μια από τις Τετάρτες που ήμουν εκεί

Αν υπάρχει κάποιο σημείο που χρήζει ανάλυσης, αυτό σίγουρα είναι η κατασκευή των traps. Το trap τις περισσότερες φορές φτιάχνεται από ένα πηνίο και έναν πυκνωτή (υψηλής τάσης) σε παράλληλη συνδεσμολογία. Για τους περισσότερους ραδιοερασιτέχνες, οι κατασκευές κεραιών με traps αποτελούν ανασταλτικό παράγοντα, κυρίως γιατί δεν έχουμε τον κατάλληλο εξοπλισμό, εργαστηριακό, για να μπορέσουμε να ελέγξουμε αν αυτά που φτιάξαμε ανταποκρίνονται στα αρχικά σχέδια.

Δεν σας κρύβω πως οι κεραίες με traps πάντα με γοήτευαν, αλλά όταν κοιτούσα τα σχέδια τα απέρριπτα για το λόγο που προανέφερα πιο πάνω. Η πρόκληση όμως ήταν μεγάλη και ομολογώ πως δεν μπόρεσα να αντισταθώ. Το πολύ – πολύ να αποτύχω, έλεγα στον εαυτό μου. Ε και; Όπως λέει και ο ποιητής, «σημασία έχει το ταξίδι κι όχι ο προορισμός». Ε, αφού είναι έτσι, τότε μην καθόμαστε με τα χέρια σταυρωμένα, γιατί μας περιμένει αρκετή δουλειά.

Οι διαστάσεις της κεραίας αναγράφονται πάνω στο σχηματικό και δείχνουν το ένα σκέλος του διπόλου

Αφού έχουμε πρώτα μετρήσει τις διαστάσεις του χώρου που θα εγκαταστήσουμε την καινούργια κεραία και είδαμε ότι τελικά αυτές «μας βγαίνουν» στα χαρτιά, προχωράμε στο επόμενο βήμα όπου πρέπει να μαζέψουμε όλα τα απαραίτητα …

Υλικά:

Για την υλοποίηση της κεραίας θα χρειαστούμε τα παρακάτω υλικά,

2 Χ 8,5 μέτρα πολύκλωνο ηλεκτρολογικό καλώδιο με διατομή αγωγού 1,5 με 2 χιλιοστά,

2 Χ 12 εκατοστά σωλήνα ύδρευσης PVC ø = 63 χιλιοστών,

2 Χ 2 μέτρα χάλκινο σύρμα εμαγιέ ø = 2 χιλιοστών,

2 Χ 35 εκατοστά καλώδιο RG-58,

1 μέτρο μονόκλωνο καλώδιο ø = 1 χιλιοστού,

2 Χ 2 βίδες, ανοξείδωτες, ø = 3 χιλιοστών Χ 30 χιλιοστών, παξιμάδια και ροδέλες.

2 μονωτήρες,

1 BalUn (voltage) 1:1 [προαιρετικό (?)]

Προετοιμασία:

Αφού μετρήσουμε προσεκτικά κόβουμε τα καλώδια των 8,5 μέτρων, σε τμήματα και σε μερικά εκατοστά μακρύτερα απ’ ότι αναγράφεται στο σχηματικό, αφού θα χρειαστούμε και λίγο παραπάνω για να το τυλίξουμε στις επαφές των trap και των μονωτήρων. Αυτό θα μας προσφέρει καλή μηχανική αντοχή. Να θυμάστε ότι, τρεις φορές μετράμε και μια κόβουμε!!!

Το επόμενο βήμα είναι η προετοιμασία των σωλήνων από PVC που θα τους χρησιμοποιήσουμε ως φόρμες για να τυλίξουμε τα traps. Μετράμε με έναν χάρακα κατά μήκος του κάθε σωλήνα και μαρκάρουμε με τον μαρκαδόρο (δώρο του SV1GGW) τα σημεία που θα τρυπήσουμε για να περάσει από μέσα το εμαγιέ σύρμα, οι ανοξείδωτες βίδες και το μονόκλωνο σύρμα, μετρώντας συμμετρικά από το κέντρο προς τα έξω.

Αφού ολοκληρώσουμε όλη την προετοιμασία ήρθε η ώρα για την …

Κατασκευή:

Θα ξεκινήσουμε την κατασκευή από τα traps, αρχίζοντας φυσικά με τα κομμάτια από σωλήνα ύδρευσης PVC και το εμαγιέ σύρμα. Στις άκρες του σωλήνα και λίγο πιο μέσα, περνάμε τις ανοξείδωτες βίδες που θα χρησιμεύσουν στο να κρατούν καλά στη θέση του το εμαγιέ σύρμα. Το μήκος των πηνίων είναι 76 χιλιοστά, από κέντρο σε κέντρο. Γύρω από τον σωλήνα θα τυλίξουμε (πάντα δεξιόστροφα) εννέα σπείρες, προσπαθώντας όσο το δυνατό να είναι μεταξύ τους ισαπέχουσες. Σφίγγουμε τις ανοξείδωτες βίδες όπου ανάμεσα στις ροδέλες τοποθετούμε το εμαγιέ σύρμα και ξεγυμνώνουμε τις άκρες του. Με ένα πιστολάκι κόλλας σιλικόνης σταθεροποιούμε τις σπείρες, άπαξ.

Τώρα θα φτιάξουμε τον πυκνωτή των 27 pF χρησιμοποιώντας το κομμάτι από RG-58. Αν θα χρησιμοποιήσουμε περισσότερη ισχύ από 300 watt τότε στη θέση του RG-58 θα βάλουμε RG-8 ή RG-213. Προσοχή όμως στις χωρητικότητες.  Ξέρουμε ότι το RG-58 έχει χωρητικότητα 94,5 pF/m άρα για τα 27 pF θα χρειαστούμε 28,5 εκατοστά.

Ένα κομμάτι από ομοαξονικό καλώδιο RG-8 εκτελεί και χρέη πυκνωτή! 

Τα υπόλοιπα που απομένουν από τα 35 που έχουμε στη διάθεσή μας, τα γυμνώνομε και τα κολλάμε στις άκρες του πηνίου που φτιάξαμε. Πριν κολλήσουμε όμως το RG-58 ελέγχουμε με το πολύμετρο μήπως κατά λάθος συνέβη το απευκταίον, δηλαδή βραχυκυκλώνει ο αγωγός με την θωράκιση. Αφού εξασφαλίσαμε ότι όλα βαίνουν καλώς, συνεχίζουμε με την άλλη πλευρά του RG-58 και την κλείνουμε με κόλλα σιλικόνης για να μην μπαίνει βρόχινο νερό. Το πρώτο trap είναι ήδη έτοιμο! Σειρά τώρα έχει το δεύτερο.

Με το μονόκλωνο καλώδιο φτιάχνουμε τις πιάστρες, εκεί δηλαδή που θα ενωθεί το εμαγιέ σύρμα, με το κομμάτι από RG-58 και τα πολύκλωνα καλώδια.

Έτοιμο το trap των 20 μέτρων, λίγο πριν την εγκατάσταση. Ένα κομμάτι από ομοαξονικό καλώδιο RG-8 εκτελεί χρέη πυκνωτή!

Τα Trap για τα 40 μέτρα μαζί με τις προεκτάσεις των 80 μέτρων. Κάποια στιγμή θα τα δημοσιεύσω και αυτά! Μείνετε συντονισμένοι ...

Τέλος περνάμε στα traps τα πολύκλωνα καλώδια, μετράμε ακόμα μια φορά και κολλάμε. Μετράμε πάλι μην τυχόν κάναμε κάποιο λάθος και αν όλα δείχνουν σωστά τότε η κεραία είναι έτοιμη και περνάμε στην …

Εγκατάσταση:

Είναι γνωστό ότι οι κεραίες οριζόντιας πόλωσης επηρεάζονται από το ύψος που «βλέπουν» από κάτω. Έτσι το, όσο πιο ψηλά τόσο πιο καλά, ισχύει κανονικά! Καλό λοιπόν είναι να την τοποθετήσετε σε ένα κοντάρι με ύψος από δέκα μέτρα και πάνω, εξασφαλίζοντας μια υποτυπώδη απόδοση ακόμα και στην μπάντα των 40 μέτρων.

Tip: Στην κορυφή του κονταριού μπορείτε να τοποθετήσετε ένα ράουλο, όπως αυτά που πουλάνε στα ναυτιλιακά για τα ιστιοπλοϊκά και να περάσετε από μέσα μεταξωτό σχοινί μήκους ίσο με το διπλάσιο μήκος του κονταριού. Ιδανικό σχοινί είναι και αυτό που χρησιμοποιούν στο ψαροντούφεκο. Έτσι θα ανεβοκατεβάζετε το δίπολο (ή τα δίπολα) όποτε θέλετε με πολύ μεγάλη ευκολία.

Στην περίπτωση που την τοποθετήσετε σαν «ανάποδο V» η γωνία πρέπει να ξεπερνά τις 90° ειδάλως ο λοβός θα «στενεύσει» από την μεριά που είναι τα στοιχεία, η σύνθετη αντίσταση θα πέσει κάτω από τα 50Ω και το εύρος κάλυψης θα μειωθεί δραματικά!

Το voltage BalUn 1:1 εξασφαλίζει καλή προσαρμογή μεταξύ κεραίας και ομοαξονικής γραμμής μεταφοράς, αφού η μεν κεραία είναι συμμετρική ενώ η δε ομοαξονική γραμμή μεταφοράς ασύμμετρη. Επιπλέον με την χρήση voltage BalUn, τυχόν στατικά περνούν στην γείωση και όχι στο front end του δέκτη, κάτι που μάλλον θα είχε δυσάρεστες συνέπειες για αυτόν αλλά και για … την τσέπη σας. Σχέδιο και κατασκευή BalUn voltage και current θα δημοσιεύσω ... κάποια στιγμή.

Αφού εγκαταστήσαμε την καινούργια μας κεραία, νομίζω ότι ήρθε η ώρα για …

Δοκιμή:

Η ώρα της αλήθειας έφτασε! Ήρθε επιτέλους η στιγμή να διαπιστώσετε αν αυτό που φτιάξατε ανταποκρίνεται στις προσδοκίες σας.

Αν έχετε τηρήσει κατά γράμμα το σχηματικό, η κεραία θα «συντονίσει» στους 14,200 MHz και στους 7,100 MHz ενώ ο λόγος στασίμων κυμάτων δεν θα υπερβαίνει το 1:1 και στις δυο μπάντες. Αν για κάποιο λόγο η κεραία «φεύγει» σε κάποια από τις μπάντες, θα χρειαστεί να την συντονίσετε εκ νέου. Αν έχει «φεύγει» προς τα κάτω τότε θέλει λιγάκι κόψιμο, ενώ αν έχει  «φεύγει» προς πάνω (sic) επιμήκυνση. Η δικιά μου κατασκευή συντόνισε και στις δυο μπάντες με την πρώτη και δεν χρειάστηκε να κόψω ή να ράψω. Τι να σας πω, η τύχη του πρωτάρη … hi-hi!!!

Αν πριν από αυτή την κεραία είχατε κάποιο σύρμα τυχαίου μήκους για τις μπάντες των 20 και 40 μέτρων, ενδεχομένως να εκπλαγείτε ευχάριστα από την ένταση των σημάτων που θα δείτε στον πομποδέκτη σας με αυτήν τη κεραία. Αυτό συμβαίνει διότι η συγκεκριμένη είναι συντονισμένη για αυτές τις συγκεκριμένες μπάντες.

Το ένα από τα δύο trap που είχα φτιάξει για πρώτη φορά, το άλλο αγνοείται … Η χρήση πλακέτας ως φόρμα για το τύλιγμα του πηνίου ήταν εντελώς τυχαία!

Αντί επιλόγου:

Όπως έγραψα και πιο πάνω, με αυτή την κεραία συμβίωσα αρκετά χρόνια κάνοντας αρκετές και καλές επαφές, αλλά κυρίως έμαθα να φτιάχνω trap και κεραίες με trap κάτι που πιο παλιά, στο ξεκίνημα των δραστηριοτήτων μου, φάνταζε στα μάτια μου ως κάτι απόμακρο και, γιατί όχι, εξωτικό. Έκτοτε έφτιαξα κι άλλες κεραίες με trap, όπως μια κάθετη για τα 10 και τα 15 μέτρα, σχέδιο της οποίας θα αναρτήσω στο μέλλον, την οποία όμως έκανα το λάθος και την διέλυσα (sic)!!! Η συγκεκριμένη είχε trap μόνο στο radiator και όχι στα radials. Χμ και αυτή συντόνισε στις δυο μπάντες με την πρώτη … τυχαίο;

Αυτή τη στιγμή έχω στην ταράτσα μια για τα 20-40-80 μέτρα με traps και οφείλω να ομολογήσω ότι πάει μια χαρά, αν και μου έχει «φύγει» αρκετά στα 80 μέτρα! Εεε, αυτό συμβαίνει ακόμα και στα καλύτερα τα σπίτια, που λένε. Τώρα όμως που έφτιαξε ο καιρός κάποια στιγμή θα την φέρω στη συχνότητα που πρέπει.

Trap για τα 15 μέτρα. Το έχω φτιάξει και αυτό! Πηγή: ARRL ANTENNA BOOK

Κάτι τελευταίο που θα ήθελα να προσθέσω, το έχω γράψει και σε παλαιότερη ανάρτηση αλλά καλό είναι να σας το υπενθυμίσω. Τα trap παρουσιάζουν κάποιες απώλειες. Δυστυχώς δεν είναι όλα ρόδινα σε τούτη τη ζωή. Στα βιβλία που έχω μελετήσει, αναγράφονται απώλειες ανά παγίδα που κυμαίνονται μεταξύ 0,2 και 10,5% (0,006 - 0,5 dB) ανάλογα με τη συχνότητα και τη κατασκευή. Εντάξει, δεν ήρθε και η συντέλεια του κόσμου αγαπητοί μου συνάδελφοι για 0,5 dB και αυτό στην χειρότερη περίπτωση. Βέβαια αν ψάξετε στο διαδίκτυο για τα trap, θα βρείτε αρκετά άρθρα που τα αναθεματίζουν στην κυριολεξία, αλλά αν προσέξετε από πού ή μάλλον από ποιούς προέρχονται τότε θα καταλάβετε το γιατί. Προσωπικά οι κόντρες που έχουν μεταξύ τους οι κατασκευαστές κεραιών με αφήνουν αδιάφορο, απλά δεν σας κρύβω πως με ενοχλεί σε καθαρά τεχνικό επίπεδο, να κυκλοφορούν άρθρα, υπό τον μανδύα της χμ ... ενημέρωσης, πίσω από τα οποία όμως κρύβονται τα όποια οικονομικά συμφέροντα sic! 

Σε όσους τολμήσουν θα ευχηθώ καλή επιτυχία και να θυμάστε πάντα ότι, μια ιδιο-κατασκευή είναι πάντα ένα βήμα προς την αυτοδιδασκαλία, την απόκτηση πολύτιμων εμπειριών και την ικανοποίηση της δημιουργίας και της δημιουργικότητας, στοιχεία που τόσο πολύ έχουν λείψει τα τελευταία χρόνια από την κοινότητά μας!

ΣΣ. Όσοι επιθυμείτε να σχεδιάσετε τα δικά σας trap, μπορείτε να κατεβάσετε από τον σύνδεσμο http://www.zerobeat.net/G4FGQ/trapdip.exe το χρήσιμο, απλό και πολύ φιλικό στον χειρισμό πρόγραμμα υπολογισμού trap, που έγραψε ο αείμνηστος Reg (Reginald James Edwards) G4FGQ 

Trap dipole .exe by G4FGQ - Reg (Reginald James Edwards)

Ο παράδεισος των trap ζει και βασιλεύει ... στην ταράτσα του σπιτιού μου!!!

Δώσε trap, hi-hi

Αν χρειαστείτε κάποια βοήθεια, μην διστάσετε.

Πηγές:

The ARRL ANTENNA BOOK, 16th Edition 1992

Φωτογραφίες: http://www.qsl.net/sv1cdy

Πολλά 73 de SV1CDY