ΚΕΡΑΙΑ ΔΙΠΟΛΟ ΜΕ ΚΥΜΑΤΟΠΑΓΙΔΕΣ

Kατασκευάστε μία ιδανική κεραία "δίπολο" μικρού μεγέθους για τα 40 και 80m με traps, από ομοαξονικό καλώδιο.

Τους τελευταίους μήνες και ιδιαίτερα μετά από την παρουσίαση τις πτυσσόμενης κάθετης κεραίας στο τεύχος 47 & 48, παρατηρήσαμε ένα εκτεταμένο αναγνωστικό ενδιαφέρον σχετικά με τους πειραματισμούς και τις ιδιοκατασκευές κεραιών για μικρούς και περιορισμένους χώρους. Το θέμα αυτό του περιορισμένου χώρου εγκατάστασης κεραιών, αποτελούσε και πιστεύουμε ότι θα συνεχίζει να αποτελεί ένα μεγάλο προβληματισμό του ραδιοερασιτεχνισμού, εφόσον συνεχώς οι "αντιπαροχές" αυξάνονται γύρω μας με γοργούς και θεαματικούς ρυθμούς. Οι ελάχιστοι απομένοντες προνομιούχοι μονοκατοικιών ιδιαίτερα στις μεγάλες πόλεις αποτελούν πλέον ένα είδος "προς εξαφάνιση", αφήνοντας δυστυχώς για τους υπόλοιπους το συνήθη δίλημμα... "πως θα μπορέσω να τοποθετήσω μία κεραία βραχέων στο διαμέρισμά μου".
antenna trap design 650px w
Κοινώς λοιπόν ο προβληματισμός για τις νέες "φουρνιές " των ραδιοερασιτεχνών αλλά και αυτούς που εκδηλώνουν κάποιο ενδιαφέρον γύρω από το χόμπι και αποθαρρύνονται γνωρίζοντας τις δυσκολίες που πιθανόν να αντιμετωπίσουν στο μέλλον.
Παρ' όλη αυτή την επιβεβαίωση του αρνητικού κατεστημένου, μην σας φανεί παράξενο εάν σας έλεγα ότι υπάρχουν ακόμα κάποια ενθαρρυντικά στοιχεία ..στο βάθος του τούνελ... που δίνουν ελπίδες και μπορούν να παρακάμψουν τις περισσότερες δυσκολίες με διάφορους τεχνικούς τρόπους έτσι ώστε να μπορεί ο κάθε ενδιαφερόμενος ραδιοερασιτέχνης να εκπέμψει στην συχνότητα τις αρεσκείας του ακόμα και από περιορισμένους χώρους.

antenna trap 1Μάλιστα με την ευκαιρία του θέματος σας αναφέρω ότι υπάρχει και άλλη μία μεγάλη ελπίδα, σύντομα να δούμε και μία νέα νομοθεσία του ΥΠΕΧΩΔΕ που θα επιτρέπει τις κεραίες των ραδιοερασιτεχνών στις πολυκατοικίες, ακόμα και όταν υπάρχει η γραπτή απαγόρευση στο καταστατικό των πολυκατοικιών...ένα "καυτό" θέμα που για σειρά ετών μας "τσουρουφλίζει" και στο οποίο σύντομα θα επανέλθουμε με αναλυτικό ρεπορτάζ και συγκεκριμένες προτάσεις που έχει ήδη προωθήσει το περιοδικό μας προς τους βουλευτές .

Μέχρι τότε όμως δεν θα πρέπει να αρκεστούμε στην αποχή αλλά αντίθετα να προσπαθούμε να ανακαλύπτουμε καθημερινά νέους και έξυπνους τρόπους κατασκευής κεραιών για να συνεχίζουμε να εξελίσσουμε και να απολαμβάνουμε το χόμπι του ραδιοερασιτεχνισμού σε όλο του το "εύρος" !!

Τι θα λέγατε λοιπόν για μία περιγραφή κατασκευής κεραίας διπόλου με κυματο-παγίδες (TRAPS) φτιαγμένα εξ' ολοκλήρου από ομοαξονικό καλώδιο, συνδυάζοντας έτσι το μικρό κόστος κατασκευής με το μικρό μέγεθος και το πολύ μεγάλο ενδιαφέρον.

ΚΥΜΑΤΟΠΑΓΙΔΕΣ - TRAPS:
Αποκαλούνται τα παράλληλα συντονισμένα κυκλώματα με υψηλή εμπέδηση και συντελεστή "Q", τα οποία λειτουργούν ως ευαίσθητοι διακόπτες συχνοτήτων, όταν προσαρμοστούν σε ένα στοιχείο κεραίας.

Στο ερώτημα: "ακολουθούμε την μόδα τις εποχής μας ή κάποιο αναγκαίο κακό";... δύσκολα απαντάει κανείς !! το σίγουρο όμως είναι ότι τα ομοαξονικά traps τελευταία γίνονται όλο και πιο δημοφιλή στην χρήση τους, εφόσον προσφέρουν εύκολη και οικονομική κατασκευή -σε αντίθεση με τα δύσκολο εύρετα και ακριβά traps που συνδυάζουν πυκνωτή/πηνίο- και συνάμα, λόγο της φύσης των υλικών τους, παρουσιάζουν μία εξαίρετη αντοχή στα ακραία καιρικά φαινόμενα. Στο σχήμα 1 και 2 απεικονίζονται οι δύο διαφορετικές κατασκευές trap, εκ των οποίων η πρώτη χρησιμοποιεί ομοαξονικό καλώδιο ενώ η δεύτερη, τον κλασικό συνδυασμό πηνίου και πυκνωτή.
Ας προχωρήσουμε όμως στην ανάλυση λειτουργίας των κυματοπαγίδων έτσι ώστε προτού την κατασκευή τους να έχουμε εμπεδώσει τον κύριο λόγο που δικαιολογεί την χρήση τους.

antenna trap 7

Για παράδειγμα χρησιμοποιούμε ένα συνηθισμένο δίπολο για τα 40 μέτρα του οποίου το μήκος υπολογίζεται με τον ακόλουθο τρόπο:
λ = 300 : (f=συχνότητα σε MHz) = μέτρα.
Για τον συγκεκριμένο υπολογισμό λαμβάνουμε την ταχύτητα του φωτός στο ελεύθερο χώρο (2.997.925x108 m/sec) και διαιρούμε με την ανάλογη ζητούμενη συχνότητα, οπότε έχουμε ως αποτέλεσμα το μήκος του διπόλου σε μέτρα.
Φυσικά η ταχύτητα των ηλεκτροκυμάτων στο ελεύθερο χώρο (=Velocity Factor) δεν είναι ποτέ ίδια με αυτή στο καλώδιο μεταφοράς, ιδιαίτερα σε λ/2 δίπολα, οπότε ο υπολογισμός μας για να είναι πιο ακριβής θα πρέπει να αλλάξει και να συνυπολογίσουμε την καθυστέρηση ταχύτητας του σήματος στο -5%, για να καταλήξουμε στο πιο ακριβέστερο τύπο:
λ = 300 : (f=συχνότητα σε MHz) x 0.95 (c=Velocity)= μέτρα.
Γνωρίζουμε λοιπόν τώρα ότι το μήκος του διπόλου μας για τα 40μέτρα και ειδικά για την δημοφιλή Ελληνική συχνότητα των 7.055 ΜΗz, θα είναι 20.19 μέτρα ή το ήμισυ για λ/2.
Στην άκρη λοιπόν και των δύο συρμάτινων στοιχείων του διπόλου θα τοποθετήσουνε το trap των 40m και μετά το trap ένα δεύτερο συρμάτινο κομμάτι μήκος περίπου στα 6.7 μέτρα που θα βοηθήσει την κεραία μας να συντονίσει στην επόμενη δημοφιλή συχνότητα των 80m, που δεν είναι άλλη από την συχνότητα των 3.755 ΜΗz.
Ουσιαστικά αυτό τελικά που κατορθώνουμε να επιτύχουμε με την χρήση των traps είναι πρώτο, η σύμπτυξη του συνολικού μήκους κατά περίπου 20% σε σύγκριση με ένα δίπολο 80m καθώς επίσης να προσθέσουμε στο ήδη συμπτυγμένο αυτό μήκος άλλη μία μπάντα λειτουργίας.... το μόνο τώρα που μας απομένει είναι να μάθουμε πως να κατασκευάσουμε μία τέτοιου είδους κυματοπαγίδα με ομοαξονικό καλώδιο έτσι ώστε να αποφύγουμε το ακριβό εξάρτημα του πυκνωτή.

ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ ΚΥΜΑΤΟ-ΠΑΓΙΔΑΣ
antenna trap 8Ας δούμε όμως τώρα τον τρόπο με τον οποίο μπορούμε να αποφύγουμε την χρήση του πυκνωτή κατασκευάζοντας ένα RF TRAP, εφόσον είναι γνωστό ότι σε ένα κύκλωμα RLC η παρουσία του πυκνωτή είναι αναγκαία.
Αυτό επιτυγχάνεται χρησιμοποιώντας τα δύο διαφορετικά υλικά, του ομοαξονικού καλωδίου, δηλαδή το μπλεντάζ /θωράκιση και τον κεντρικό αγωγό, εκ των οποίων το μεν μπλεντάζ σχηματίζει το πηνίο ενώ τον πυκνωτή τον δημιουργεί η αντίθετη σύνδεση των άκρων του ομοαξονικού καλωδίου, μεταξύ του κεντρικού αγωγού και του μπλενταζ (βλέπετε σχήμα 1).

Αν διερωτάστε, ότι εφόσον όλα αυτά ήταν σχετικά γνωστά και πολύ πριν την σημερινή μας παρουσίαση... εντούτοις γιατί δεν υπήρχαν και οι ανάλογες κατασκευές trap με ομοαξονικό καλώδιο, η απάντηση στο ερώτημα αυτό δίνεται εύκολα από το πρόγραμμα υπολογισμού traps -που βλέπετε στην εικόνα 3- (COAXIAL TRAP DESIGN) του VE6YP, Tony Field, το οποίο έρχεται πάνω στην ώρα να σώσει τους λάτρεις των ιδιοκατασκευών από τις σκληρές "ημικρανίες" των μαθηματικών υπολογισμών.

antenna trap 2"Βούτυρο" στο ψωμί μας λοιπόν πλέον ο υπολογισμός των εξαρτημάτων της κατασκευής μίας ποντικοπαγίδας, εφόσον η απλή μέθοδο υπολογισμού του Tony Field -και μάλιστα ΔΩΡΕΑΝ και σε περιβάλλον windows- σας εξασφαλίζει από τον άσκοπο πειραματισμό και τις πολλές αποτυχημένες προσπάθειες οι οποίες πολύ συχνά οδηγούσαν σε απογοήτευση και εγκατάλειψη της κατασκευής.
Επομένως στο εξής εφαρμόζοντας το πρόγραμμα COAXIAL TRAP DESIGN εύκολα θα συγκεντρώσουμε όλα τα απαιτούμενα κατασκευαστικά δεδομένα ενώ παράλληλα θα διαπιστώνουμε ότι ανάλογα με το ομοαξονικό καλώδιο που θα χρησιμοποιήσουμε επιτυγχάνουμε και τον ανάλογο πυκνωτή καθώς επίσης και την ανάλογη επιτρεπόμενη ισχύ λειτουργίας.
Για παράδειγμα το καλώδιο που χρησιμοποιήσαμε στην κατασκευή μας RG58/CU έχει τα χαρακτηριστικά ώστε ένα κομμάτι του μήκους 152.42 εκατοστά να δημιουργεί ένα πυκνωτή της τάξεως των 154 pf όταν τυλίγετε και συνδέετε με το τρόπο που το περιγράψαμε πάνω σε ένα κομμάτι PVC με διάμετρο 5 εκατοστά (βλέπετε εικόνα 3).
Ένα τέτοιου είδους trap είναι αρκετά ανθεκτικό ώστε να αντέξει μία επιτρεπόμενη ισχύ της τάξεως των 300-400 watt αλλά όχι αρκετά ανθεκτικό ή σίγουρο για μεγαλύτερες ισχύς.
Σε διαφορετικές περιπτώσεις όπου το ζητούμενο θα είναι η μεγαλύτερη ισχύ θα πρέπει να επιλέξουμε διαφορετικού τύπου ομοαξονικό καλώδιο, όπως το RG-213, το οποίο θα μας εξασφαλίσει άνετα και με ασφάλεια την εκπομπή με 1500 watt.

ΥΛΙΚΑ & ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ
Τα υλικά της κατασκευής των traps ευτυχώς...είναι πολύ γνωστά, οικονομικά στην αγορά τους και εύκολα να συγκεντρωθούν.
Στην συγκεκριμένη μάλιστα κατασκευή, ο κάθε ενδιαφερόμενος μπορεί να επιλέξει και διαφορετική διάμετρο σωλήνας PVC -αυτή πιθανόν που έχει περισσέψει από κάποια άλλη εργασία- χωρίς η αλλαγή αυτή να προκαλέσει δυσκολίες ή αποσυντονισμούς στην κατασκευή εφόσον το υπολογιστικό πρόγραμμα "COAXIAL TRAP DESIGN" του Tony Field είναι συνεργάσιμο με διαφόρους διαμέτρους.
Τα βασικά υλικά είναι το ομοαξονικό καλώδιο, το οποίο πρέπει να επιλεχθεί με βάση την ζητούμενη ισχύ λειτουργίας, η σωλήνα PVC, οι 2 βιδωτή κρίκοι για την σύνδεση του συρμάτινου δίπολου καθώς οι 4 ακροδέκτες/κόσες.

Ξεκινήστε την κατασκευή σας ανοίγοντας μία τρύπα στην διάμετρο του ομοαξονικού καλωδίου, 2 εκατοστά από την μία άκρη της σωλήνας PVC. Μην κόψετε την σωλήνα εξ' αρχής.... απλώς πρώτα αφαιρέστε 4 εκατοστά και από τις δύο άκρες του ομοαξονικού καλωδίου, ξεχωρίστε το μπλεντάζ και τον κεντρικό αγωγό και προετοιμάστε περνώντας τις άκρες με καλάϊ. Τοποθετήστε την μία άκρη στην τρύπα και τυλίξτε σφικτά το ομοαξονικό γύρω από την σωλήνα. Στο σημείο που θα ολοκληρωθεί το σπείρωμα, σταθεροποιείτε το ομοαξονικό καλώδιο με ηλεκτρική ταινία και στην συνέχεια ανοίγετε την δεύτερη τρύπα, υπολογίζοντας το σημείο σύμφωνα με το ντυμένο μέρος του καλωδίου. Σε κάθε περίπτωση οι δύο γυμνές άκρες του ομοαξονικού θα πρέπει να είναι τοποθετημένες στο εσωτερικό της σωλήνας PVC και δεν πρέπει να είναι εκτεθειμένο το σημείο αυτό διότι είναι και το μοναδικό σημείο από το οποίο μπορεί να περάσει μέσα στο καλώδιο η βροχή.
Τώρα, μετρήστε 2 εκατοστά από την τελευταία σπείρα και κόψτε προσεκτικά την σωλήνα PVC.
Μην τοποθετήσετε με κόλα ακόμα τα πλαϊνά καπάκια, απλά κάντε όλες τις συνδέσεις και τοποθετήστε τα πρόχειρα στις άκρες.

ΣΥΝΤΟΝΙΣΜΟΣ
antenna trap 4Ο τελικός έλεγχος για τον συντονισμό των trap γίνεται με όργανο Grid dip Meter, οπού αυτό θα μας επιβεβαιώσει εάν πράγματι είναι συντονισμένα στην συχνότητα που επιθυμούμε.
Ξεκινήστε τον έλεγχο ρυθμίζοντας το όργανο σε μία νορμάλ βαθμίδα σύζευξης και ελέγξτε το συντονισμό. Εάν τα αποτελέσματα είναι καλά, επαναλάβατε την μέτρηση μειώνοντας την βαθμίδα σύζευξης στο όργανο...για πιο ακριβή αποτελέσματα.
Εάν σας συντονίσει χαμηλότερα της επιθυμητής συχνότητας κόψτε ένα μικρό κομμάτι του ομοαξονικού και επαναλάβατε την μέτρηση. Εάν όμως σας συντονίσει υψηλότερα.... BAD NEWS... θα χρειαστεί να ξανά κόψετε από την αρχή ένα μεγαλύτερο κομμάτι ομοαξονικού καλωδίου...επομένως λίγο ιδιαίτερη προσοχή στο σημείο αυτό από την αρχή σίγουρα θα σας επιβραβεύσει στο τέλος. Σε κάθε περίπτωση να θυμάστε ότι κόβοντας περίπου 2 εκατοστά από το μήκος του ομοαξονικού καλωδίου ανεβάζουμε την συχνότητα συντονισμού κατά 35 με 40kHz.
Όταν όλες οι μετρήσεις σας συμβαδίζουν με την συχνότητα σχεδιασμού του trap, τότε μόνο μπορείτε να τοποθετήσετε τα πλαϊνά καπάκια, να στεγανοποιήσετε τις άκρες του ομοαξονικού καλωδίου με λίγο σιλικόνη και να περάσετε από πάνω από το trap θερμοσυστελόμενο -λίγο ακριβό στην διάμετρο αυτή- ή μπορείτε επίσης να το ντύσετε με μαύρη αδιάβροχη ταινία.

Δεν χρειάζεται όμως να ανησυχείτε ιδιαίτερα γιατί τα ομοαξονικά traps δεν κινδυνεύουν από τις καιρικές συνθήκες ακόμα και εάν δεν θέλετε να τα στεγανοποιήσετε με κάποιο υλικό εφόσον τα πλαϊνά καπάκια είναι καλά και στεγανά τοποθετημένα.

Το δεύτερο σημείο συντονισμού θα γίνει πάνω στο δίπολο και συγκεκριμένα στο δεύτερο συρμάτινο στοιχείο του δίπολου -μετά το trap και στις δύο άκρες- που θα μας δώσει την δεύτερη μπάντα λειτουργίας στους 3.755MHz.
Ο συντονισμός εδώ είναι αρκετά γνωστός εφόσον τον έχουμε περιγράψει ήδη πολλές φορές... κόψτε σταδιακά μικρά κομμάτια του δίπολου -από την μεριά του μονωτήρα- έως ότου συντονίσει στην επιθυμητή συχνότητα.

Τέλος, το δίπολο σας μπορεί να τοποθετηθεί -όσο πιο ψηλά τόσο καλύτερα- και ως ανάποδο "V" εάν θεωρήσετε ότι αυτό ταιριάζει καλύτερα στον χώρο σας.
Καλό θα ήταν να μη ξεχάσετε να τοποθετήσετε και ένα από τα BALUN προσαρμογής που περιγράψαμε αναλυτικά στο προηγούμενο τεύχος Νο 49.
antenna trap design 9 650px w
ΠΑΡΑΛΛΑΓΕΣ
Οι πειραματισμοί σε τέτοιου είδους κατασκευές όχι μόνο επιτρέπονται...αλλά αντίθετα ΕΠΙΒΑΛΛΟΝΤΑΙ !!!
Ο πειραματισμός είναι ΠΡΟΚΛΗΣΗ στο άγνωστο για κάτι καινούργιο, χωρίς αυτό να σημαίνει ότι το διαφορετικό θα είναι καλύτερο ή χειρότερο από το προηγούμενο.
Η κεραία που σας περιγράψαμε μπορεί να κατασκευαστή σε όποιες μπάντες επιθυμείτε και με πολλούς συνδυασμούς αρκεί να υπολογίσετε τα traps από την αρχή.

Σας εύχομαι καλή εργασία και καλά DX... CU on the AIR!!
Νικόλαος Κασίμης, SV0CY - KD2IR