Impedance a přizpůsobení - I. díl

Impedance antén je strašákem, o němž každý určitě slyšel, ale už ne každý mu rozumí. Co to tedy ta impedance vlastně je? Většina začínajících radioamatérů, či CBčkářů ví, že anténu musí před použitím "naladit", tedy správněji "přizpůsobit". Co na ní ale přizpůsobujeme ? Je to právě ta impedance, která musí být stejná jak na výstupu radiostanice, tak i na svorkách antény. Co to tedy ta impedance vlastně je? Mnozí vytušili z použité jednotky impedance Ω, že jde o odpor. Bohužel nejde o odpor stejnosměrný, tak jak ho známe z běžné elektrotechniky, a tudíž ho nemůžeme měřit běžným ss ohmmetrem, jak se občas někteří pokoušejí. Jde o činný odpor pro střídavý proud.

Impedance ovšem není jen odpor, ale je to složka dvou veličin. Mluvíme potom o "komplexní impedanci". Skládá se ze složky reálné, která má charakter rezistentní (odporový) a ze složky reaktanční (jalové), která má charakter buď induktivní - pak jde o tzv. "Induktanci" (hovoříme o kladné reaktanci) udávanou v Ω, nebo kapacitní, a pak jde o tzv. Kapacitanci (hocvoříme o záporné reaktanci), opět udávanou v Ω. Nepleťme si tyto dvě složky s kapacitou udávanou v pF, a indukcí udávanou v uH. Vstupní impedance antény má pouze reálnou - rezistentní složku (tedy jen odporový charakter) pouze v případě, že délka antény je délkou rezonanční (to znamená, že její délka odpovídá např. půlvlně a je zkrácena příslušným koeficientem krácení). Pokud změníme délku antény mimo délku rezonanční, přibude k reálné složce i složka reaktanční - pokud bude anténa kratší, než rezonanční, bude tato reaktanční (jalová) složka kapacitního charakteru, pokud bude anténa delší, bude tato reaktanční (jalová) složka charakteru induktivního.

Záleží však také na místě napájení antény, tedy na místě připojení napájecího kabelu. U půlvlnného dipólu v rezonanční délce Λ1/2, v místě, kde je proudová kmitna a napěťový uzel - tedy uprostřed, se nachází pouze odporová složka impedance. Stejně tomu tak ale je i na obou koncích, kde je napťová kmitna a proudový uzel. V těchto místech má rezonanční anténa pouze reálnou složku (odporovou). Všude jinde nabyde impedance i složky reaktanční. Z toho důvodu napájíme antény buď uprostřed, nebo na konci - pouze v něklka málo případech i v jiných místech, ale o tom se dozvíme v části o anténách.

Aby toho nebylo ještě málo, záleží i na výšce umístění antény nad zemí. Největšího ovlivnění impedance výškou umístění antény se dočkáme ve výšce do Λ1/2 nad zemí. Ve větších výškách je již impedance stabilnější. To se ve větší míře netýká antén, které mají vlastní umělou zem (antény Ground plane), ale o těch později. Co se hodnoty vstupní impedance týče, nejmenší a pro nás nejvýhodnější je u půlvlnného dipólu uprostřed, kde prakticky nabývá hodnoty kolem 70Ω - teoreticky 73Ω u otevřeného dipólu, či 300Ω u dipólu skládaného. Na obou koncích dipólu jde již hodnota impedance rapidně nahoru - dosahuje cca 1 - 5kΩ. Vzhledem k tomu, že výstupní impedance radiostanic je dnes 50Ω, je napájení dipólu nejvýhodnější právě uprostřed, kde u skládaného dipólu impedancu jednoduše přizpůsobíme čtvrtvlnnou smyčkou z koaxiálního kabelu, a u dipólu otevřeného ji nemusíme přizpůsobovat vůbec. Horší je to při napájení antény na konci, kde je již nutné transformovat dosti vysokou impedanci.

Pokud chceme přizpůsobit správně zkonstruovanou anténu, musíme nejdříve zjistit a změřit všechny udávané složky impedance, což je možné například šumovým můstkem, nebo různými "anténaskopy", jež lze vyrobit za nevelký peníz doma. Druhou možností je pak tovární anténní analyzér, například MFJ-259B, či 269. Pokud známe tyto hodnoty, lze pak pomocí Smithova diagramu určit správné přizpůsobení bez nekonečného laborování. Jak na to, se dočteme v druhém dílu článku ZDE.