Nežádoucí vyzařování koaxiálního napaječe antén

Občas lze slyšet, že nesymetrický napaječ má stínění a tudíž nemůže vyzařovat. Opak je ale pravdou. Koaxiální kabel by nevyzařoval pouze za předpokladu, že VF proudy tekoucí vnitřní žilou a stíněním by byly naprosto stejné, ale s opačnou fází, čímž dojde k tomu, že magnetické a elektrické pole se vzájemně vykrátí (vyruší). Toho ale nedocílíme téměř nikdy. Hlavním důvodem nesymetrie těchto proudů ale není vysoká hodnota odraženého výkonu ( vysoká hodnota SWR ), jak se mnozí domnívají, ale naopak - velká nesymetrie proudů středního vodiče a stínění je zdrojem zhoršení hodnoty SWR. Často se toto řeší naprosto nevhodným způsobem, a to změnou délky kabelu. Pokud při změně délky kabelu reflektometr reaguje, je to známkou toho, že kabel vyzařuje VF energii, což je špatné, nicméně stejně špatné je to řešit krácením kabelu, protože snížením hodnoty SWR v tomto případě zkrácením kabelu, nedocílíme zvýšení účinosti anténího zářiče, protože kabel bude vyzařovat i nadále.

Tímto postupem sice snížíme hodnotu SWR, ale proudy tekoucí po stínění kabelu budou i nadále páchat nepřístojnosti, protože se dále budou šířit všemožnými cestami přes plášť stanice, a zdroj do sítě, při čemž budou způsobovat rušení TV. Existují různé "zasvěcené" názory, že kabel je součástí anténního systému a že tedy zářit musí. Je to totální nesmysl, asi jako kdybyste řekli, že dvojlinka k lustru je součástí systému lustru a proto taky musí svítit. Ne. Kabel je sice součástí systému, ale jen jako napájecí kabel, nikoliv jako součást zářiče. Úkolem npájecího kabelu je pouze dopravit pokud možno co největší množství energie do antény, která ji má vyzářit. Pokud kabel sám vyzařuje, anténa moc nevyzáří, a to není naším cílem, ani účelem celého systému.

Není to ale jen o tom, že anténa nevyzáří moc výkonu, pokud nám putují proudy po stínění kabelu. Jak se dočteme v mnohých odborných publikacích o anténařině, platí zde neúprosný zákon reciprocity. Tedy pokud anténa nevyzáří, ani nepřijme. Tedy pokud vyzařuje kabel rušení, tak také přijímá - a to hlavně to, o co nestojíme, tedy rušení.

Proč tedy kabely vyzařují? U GP antén je to způsobeno většinou nevhodně řešenou umělou zemní rovinou - protiváhama, které jsou ošizené. Uvědomme si, že protiváhama jsou vybavené antény, které vznikly rozpůlením základní délky tak, že dipólu napájenému uprotřed odstraníme jednu polovinu, a nahradíme ji umělou zemní rovinou - radiálama, které chybějící polovinu jakoby obrazně zrcadlově otočí směrem ke zbylé polovině zářiče ( 1/4, 5/8 ). Pokud ale tato zemní rovina nemá tuto umělou zem dostatečnou, anténní proudy si chybějící polovinu zářiče nahradí stíněním napájecího kabelu.

Ovšem netýká se to jen GP, ale i ostatních vertikálů napájených na konci. I ty, přestože jsou anténami nesymetrickými, napájenými nesymetrickým napaječem, je nutné přizpůsobit správně.

Další oblastí, kdy vznikají plášťové proudy, jsou symetrické dipóly napájené uprostřed nesymetrickým napaječem, bez provedení symetrizace. Často je mezi amatéry slyšet, že dipól lze napájet koaxiálem přímo, bez balunu. Lze, a funguje to. Proč ne, impedanční transformace zde není nutná. Ale po stínění kabelu se začnou šířit opět plášťové proudy a kabel vesele vyzařuje.

Pokud máme anténu přizpůsobenou tak, že vyzařuje i napájecí kabel, pak nejhorší možnou délkou kabelu je nejdoporučovanější délka Λ1/2. Ta se často doporučuje jako tzv. "opakovač impedance", což při použití kabelu správné charakteristické impedance 50Ω nemá smyslu. Smysl to má v případě, kdy použijeme kabel jiné impedance, kdy potřebujeme aby se jeho vlastní impedance neuplatnila v celém systému. Pak se ale vystavujeme nebezpečí, že se stínění kabelu stane ideálním zářičem při této délce.

Jak na to ?

Především je nutné zjistit, jak moc náš kabel vyzařuje energii svým pláštěm (stíněním). Na to si zhotovíme "speciální" klešťový miliampérmetr s minimálními náklady pár korun. Budeme k tomu potřebovat jeden nacvakávací ferit s vnitřním průměrem o málo větším, než průměr kabelu, kousek smaltovaného měděného drátu o malém průměru (cca 0,1mm), jednu diodu BAT46, kondenzátor 10n, potenciometr 10-100k, rafičkové měřidlo 100uA.

Na nacvakávací ferit - (na jednu polovinu) navineme tenkým drátem cca 5-10 závitů (pro KV a CB), pokud budeme měřidlo provozovat i na 2m a 70cm, navineme 20-30 závitů, připájíme diodu na usměrnění, za ní kondenzátor, potenciometr a měřidlo. Po nacvaknutí feritu s cívkou na kabel, a nastavení na maximální citlivost by po zaklíčování měřidlo správně nemělo ukazovat žádnou výchylku, což asi nebude pravda. Otázka je, zda bude ukazovat hodně, nebo málo. Zkusíme kabel místo anténou na konci zatížit zátěžovým bezindukčním! odporem, a pak použít měřidlo. Nemělo by se pohnout, případně potenciometrem vynulujeme. Měřidlo nebude kalibrováno na žádné konkrétní hodnoty, bude sloužit jen na porovnávání plášťových proudů při různých úpravách přizpůsobení antén.

Připojíme naší anténu a co na to měřidlo? Pochopitelně se hýbe, protože teorie a praxe jsou dva odlišné světy. Měli bychom však antény dělat tak, aby se měřidlo hýbalo pokud možno co nejméně.

Především by anténa měla být správně symetrizovaná, a ne půlvlnný dipól připojený přímo na koax, GP by měly mít správné protiváhy atd. Pokud i tak budeme registrovat výrazné plášťové proudy, musíme jim tedy do cesty postavit hráz, a to proudový balun. Nebojte se, nebudeme tentokrát nic motat. Použijeme k tomu feritový materiál s vysokou permeabilitou, tedy opět nacvakávací ferity (ze stejného důvodu je najdete na různých kabelech u PC hardware, digitálních fotoaparátů a podobně). Šetřit na počtu těchto feritů rozhodně není na místě, a počítejte s tím, že jeden nepomůže. Čím nižší frekvence, tím více feritů, které nacvakneme na kabel co nejblíže u antény. Plášťové proudy začnou klesat. Ovšem nejspíše se změní i situace ve vyzařování antény, a to ne k lepšímu, ale k horšímu, a čím větší plášťové proudy po kabelu tekly, tím méně po nacvaknutí feritů bude anténa vysílat. Že to nechceme? Ale ano. Tento stav je důkazem, že anténa si ze stínění kabelu dělala další zářič, o který teď přišla. Co s tím? No samozřejmě anténu přizpůsobit tak, jak se sluší a patří! Přestože tyto ferity jsou tlumivkami, na signál procházející středním vodičem nijak nepůsobí a nezpůsobí tedy žádné ztráty. Jejich účinek je pouze na proudech procházejících pláštěm kabelu, což právě potřebujeme.

Neodpustím si malou poznámku na adresu těch, co do krve brání úpravu SWR krácením 50Ω kabelu : Po eliminaci plášťových proudů ferity, či jiným proudovým balunem připojte reflektometr (SWR metr) a zkuste krátit kabel. Nefunguje, co? Tak už jste pochopili, že vaše počínání nebylo správné?

Proudové baluny se dají zhotovit i mnoha jinými způsoby, například podle článku ZDE podle W0KKQ. Lze samozřejmě i postupovat tak, že vytvoříme tlumivku přímo z kabelu, a to tak, že vytvoříme na kabelu cívku smotáním koaxu do několika závitů, ale to zbytečně zvětšuje délku napaječe a tím i jeho ztráty způsobené délkou. Samozřejmě nějaké malé proudy potečou pláštěm kabelu vždy, ale po správném přizpůsobení a provedení antény již budou minimální a ty už eliminujeme popsaným způsobem.