HF Spiral Multiband Antenna

Η κεραία που θα ασχοληθούμε σε αυτό το άρθρο, είναι ένα απλό δίπολο λ/2 τυλιγμένο σε σπείρες, στην κάθε του πλευρά. Πολύ μικρού βάρους και μεγέθους για τα 40Μ και όχι μόνο, αφού δεν ξεπερνά σε μήκος και ύψος το ένα μέτρο! Προτείνεται για περιορισμένους χώρους από το μικρό μπαλκόνι, τον κήπο, την ταράτσα έως και για φορητή χρήση! Με έναν καλό συντονιστή κεραιών (Antenna Tuner), η κεραία μας θα φτάσει έως και τα  6Μ. Είναι χαμηλού προφίλ θα λέγαμε, αφού δεν τραβά τα βλέμματα του υποψιασμένου γείτονα… Μικρότερη και από μια κατευθυντική κεραία τηλεόρασης! Μπορεί ακόμα να βαφτεί και να προσαρμοστεί πλήρως με το περιβάλλον που θα τοποθετηθεί (Stealth Antenna). Ασφαλώς δεν περιμένουμε να κάνει θαύματα, όπως μια κατευθυνόμενη για τα βραχέα Βeam, με καλή απολαβή κλπ. Το τονίζω αυτό.

Με τη βοήθεια και μελέτη της διάδοσης των ραδιοκυμάτων, μπορεί να πετύχει άριστα αποτελέσματα για το μικρό της μέγεθος. Έτσι θα έχουμε μια αξιοπρεπέστατη μικρή κεραία, όπου θα κάνουμε τα QSO μας και θα είμαστε κοντά, στο αγαπημένο μας χόμπυ. Μπορεί να τοποθετηθεί οριζόντια ή κάθετα. Οριζόντια και προαιρετικά με τη χρήση ενός μοτέρ περιστροφής κεραιών ελαφρού τύπου, μπορεί να χρησιμοποιηθεί σαν περιστρεφόμενο δίπολο (Rotatable Dipole Antenna), βελτιώνοντας τα σήματά μας, τόσο σε λήψη όσο και σε εκπομπή. Κάθετα, θα έχουμε παν-κατευθυντική (Omni-directional) εκπομπή / λήψη.

Λέγεται, πως πατέρας αυτής της περίφημης κεραίας, ήταν ο σπουδαίος Σέρβος εφευρέτης και φυσικός επιστήμονας, Νίκολα Τέσλα!

Το 1969 εξελίχθηκε από τον Alan R. Brown, για αυτό και συνηθίζεται να λέγεται Brown Dipole. (Σχήμα 1).

Λίγο αργότερα, ο συνάδελφος WA2TAK, Stephen G. Tetorka (Μηχανολόγος Μηχανικός), την εξελίσσει και την βγάζει στην παραγωγή, με αριθμό πατέντας: 7586462.

Έτσι λοιπόν, η κεραία πήρε μέρος του χαρακτηριστικού κλήσεώς του και τη γνωρίζουμε ως TAK-tenna™.

Για τους τολμηρούς λάτρεις του πειραματισμού και της κατασκευής, εδώ έρχεται το άρθρο αυτό· όπου θα δούμε αναλυτικά πως μπορούμε να κατασκευάσουμε και εμείς την δική μας σπιράλ κεραία.

Τα υλικά που θα χρειαστούμε, είναι φθηνά και το κόστος κατασκευής, δεν θα ξεπεράσει τα 30 ευρώ.

Τα Υλικά:

• Φ 32mm PVC σωλήνα ή Φ 25mm (για το boom) (1μ.)
• Φ 20mm PVC σωλήνα (για τις ακτίνες ) (3,5μ.)
• Δεματικά καλωδίων – Tie Wraps (1 συσκευασία των 100 τμχ.)
• Σύρμα 2,5mm ή 3 mm (22μ.)
• Κροκοδειλάκια – Aligator Clips (2 τμχ.)
• Καλώδιο Φ 2,5mm (1,5μ.)
• Ακροδέκτες Φ 4mm (4 τμχ.)
• Βίδες 4Χ50mm (2 τμχ.)
• Ροδέλες Φ 4mm (4 τμχ.)
• Περικόχλια Φ 4mm (4 τμχ.)
• Σφιγκτήρες (2 τμχ.)
• Δαγκάνα στήριξης (1 τμχ.)
• Καλώδιο καθόδου από 50 Ohm RG58, RG8X, RG213, Ladder Line 450 Ohm ή 75Ohm.
• Κονέκτορ PL259 (1 τμχ.)

Tα Εργαλεία:

• Μετροταινία, Χάρακα
• Δράπανο
• Σετ Τρυπάνια
• Πριόνι
• Σετ Λίμες
• Κολλητήρι
• Καλάι
• Κόφτη καλωδίων
• Πένσα
• Σετ κατσαβίδια
• Σετ κλειδιά
• Μονωτική ταινία
• Ψαλίδι
• Γυαλιά και γάντια προστασίας

Βήματα Κατασκευής:

ΒΗΜΑ 1. (Κατασκευή Διπόλου)

Χρησιμοποιώντας τον τύπο: 142.5 ÷ F (Συχνότητα σε Mhz) =

π.χ. 142.5 ÷ 7.050Μhz = 20.212μ. ÷ 2 = 10.106μ. το μήκος κάθε πλευράς του διπόλου.

Κόβουμε για κάθε πλευρά του διπόλου, 10.106μ.σύρμα. Αφήστε μισό μέτρο ή και περισσότερο, από τα 10.106μ. Στο συντονισμό της κεραίας ίσως χρειαστεί να μειώσουμε σταδιακά μικρά τμήματα σύρματος.

Όσο πιο χονδρό σύρμα 2,5mm με 3 mm ή και περισσότερο (όχι εμαγιέ) χρησιμοποιήσουμε τόσο μεγαλύτερο εύρος θα πετύχουμε.

– ΒΗΜΑ 1. (Κατασκευή Boom)

Κόβουμε από τη σωλήνα PVC Φ32mm ή Φ25mm, 1μέτρο.

Αφού μετρήσουμε 76cm ανοίγουμε με το δράπανο τέσσερις οπές, για την τοποθέτηση των ακτίνων. Αφήστε περίπου 10mm από το ένα άκρο της σωλήνας Φ32 mm, το υπόλοιπο κομμάτι μετά τα 76cm, που θα περισσέψει μπορείτε να το αφήσετε, ώστε να τοποθετείτε την κεραία σας και κάθετα. (Σχήμα 2, Εικόνα 2)

Το Boom μπορεί να κοπεί λίγα εκατοστά πιο κοντό με μικρότερης ή μεγαλύτερης διαμέτρου σωλήνα PVC.

Έτσι με μια μικρή τροποποίηση, μπορούμε να στερεώσουμε τις ακτίνες σε μεγαλύτερης διαμέτρου PVC.

(Εικόνα 2, Σχήμα 3α)

Με αυτό τον τρόπο, αφενός θα μπορούμε να προσαρμόσουμε ευκολότερα τα στάσιμα κύματα SWR, μετακινώντας μέσα-έξω τα δύο ακτινικά άκρα και αφετέρου, η κεραία μας απο-συναρμολογείται σε ελάχιστο χρόνο, τόσο για μεταφορά όσο και για αποθήκευση!

Αν αποφασίσετε να ακολουθήσετε τον πιο πάνω τρόπο κατασκευής, αντί δηλαδή σταθερού Bοοm, θα χρειαστεί να ανοίξετε σε κάθε άκρο, από δύο έως τέσσερις μικρές παράλληλες εγκοπές για την καλύτερη σταθεροποίηση

αυτών, από τους σφυγκτήρες στο Boom. (Σχήμα 3α)

Για την στήριξη της κεραίας σε οριζόντια θέση, στο κέντρο του Boom, ανοίξτε δύο οπές για την δαγκάνα στήριξης.

Λίγα εκατοστά πιο δίπλα, ανοίξτε επίσης δύο οπές μικρότερης διαμέτρου, όπου εκεί θα περαστούν οι βίδες για την συγκράτηση των ακροδεκτών, καλωδίων τροφοδοσίας των σπιράλ με τα κροκοδειλάκια καθώς και του καλωδίου της καθόδου προς τον πομποδέκτη. (Σχήμα 3β)

– ΒΗΜΑ 2. (Κατασκευή Ακτίνων)

Κόβουμε από τη σωλήνα PVC Φ20mm, 4 ακτίνες μήκους 80cm. (Σχήμα 2)

Περνάμε και κεντράρουμε τις ακτίνες στο Boom. Ελέγχουμε για την ορθή γωνία τους και τις σταθεροποιούμε στο Boom με Tie-Wrap.

Όπως παρατηρείτε στις εικόνες 2 & 3, η μια ακτίνα από την άλλη, θα πρέπει να απέχει ελάχιστα, σε σχέση με τις οπές όπου θα ανοιχθούν στο Boom.

Στη δική μου κατασκευή για το Boom, χρησιμοποίησα σωλήνα PVC, μήκους 1μ. για την τοποθέτηση της κεραίας και κάθετα. (Εικόνα 3)

 – ΒΗΜΑ 3. (Κατασκευή Διπόλου)

Με τον τύπο 142,5 / F, όπως βλέπουμε στο Βήμα 1, υπολογίζουμε και κόβουμε το σύρμα της κεραίας, για την συχνότητα επιλογής μας.

Αφού έχουμε κόψει σε δύο ίσα μήκη τα σύρματα, είμαστε έτοιμοι τώρα, ίσως για το πιο δύσκολο κομμάτι της κατασκευής μας.

Το τύλιγμα του κάθε σύρματος, επάνω στίς ακτίνες.

Η απόσταση της κάθε σπείρας θα πρέπει να είναι 25,4mm.

Το πιο κάτω σχήμα, θα βοηθήσει στην κατανόηση της κατασκευής. (Σχήμα 4)

Για καλύτερη σταθεροποίηση του σύρματος, μπορούμε να χαράξουμε τις ακτίνες PVC, με ένα πριόνι σε ίσες αποστάσεις των 25,4 mm.

Έτσι το σύρμα τοποθετείται, μέσα σε κάθε εγκοπή και εν συνεχεία, το σταθεροποιούμε με Tie-Wrap.

Ξεκινάμε κυκλικά το τύλιγμα από μέσα, μετρώντας από το κέντρο των ακτίνων, 80mm και συνεχίζουμε να τυλίγουμε προσεκτικά, προς τα έξω.

ΠΡΟΣΟΧΗ !

Τυλίξετε το πρώτο σετ ακτίνων, δεξιόστροφα και το δεύτερο σετ ακτίνων, τυλίξετέ το αριστερόστροφα. Διαφορετικά η κεραία δεν θα λειτουργήσει.

– ΒΗΜΑ 4. (Συντονισμός)

Και πάμε να δούμε τώρα, πως θα συντονίσουμε την κεραία μας.

Σημειώνω εδώ, ότι επηρεάζεται πάρα πολύ εύκολα, για αυτό καλό θα είναι, να επιλέξουμε πως και που θα την τοποθετήσουμε. Δηλαδή, αν τοποθετηθεί κάθετα, θα χρειαστεί διαφορετικό συντονισμό σε σχέση με οριζόντια τοποθέτηση.

Ορίσετε με διαφορετική χρωματική σήμανση το κάθε σπιράλ.

Το ένα σετ ακτίνων θα το έχουμε με κόκκινη σήμανση (σε κάθετη τοποθέτηση θα κοιτάζει πάντα τον ουρανό) και το άλλο άκρο θα το έχουμε με μαύρη σήμανση (σε κάθετη τοποθέτηση, θα κοιτάζει προς το έδαφος).

Τα χρώματα δεν παίζουν σημασία, επιλέξτε όποια προτιμάτε.

Αφού έχουμε προετοιμάσει από πρίν τα καλώδια τροφοδοσίας, με τα κροκοδειλάκια (Aligator Clips), σε ζεύγος των 50cm έκαστο, (Σχήμα 3β – καλώδιο πολύκλονο Φ2,5mm)· τοποθετήστε το ένα κλίπ στο πρώτο

σπιράλ και το άλλο στο δεύτερο σπιράλ, εσωτερικά σε απόσταση περίπου 5cm, από την αρχή του κάθε σύρματος. Κόκκινο κλίπ στο Κόκκινο σπιράλ, Μαύρο κλίπ στο Μαύρο σπιράλ.

Προτείνεται ο συντονισμός να γίνει με το ίδιο καλώδιο καθόδου, καλής ποιότητος, από 50 Ohm RG58, R8X, RG213, ανοικτής γραμμής (Ladder Line 450 Ohm), ή 75Ohm, με το οποίο θα τοποθετηθεί η κεραία στην τελική της θέση.

Σε διαφορετική περίπτωση, αν χρησιμοποιήσετε μετά το συντονισμό της, άλλο τύπο και διαφορετικού μήκους καλωδίου, θα χρειαστεί να συντονίσετε ξανά.

Με ένα αναλυτή κεραιών (Antenna Analyzer), ή με μια γέφυρα στασίμων και με τον πομποδέκτη μας, σε χαμηλή ισχύ περίπου στα 5Watt , προτιμήστε FM διαμόρφωση, είμαστε έτοιμοι για το συντονισμό. Προσοχή! Βεβαιωθείτε ότι η συχνότητα επιλογής για το συντονισμό, δεν είναι κατειλημμένη από άλλους συναδέλφους.

Με μικρές κινήσεις κάθε φορά, μετακινούμε, εμπρός ή πίσω τα κλίπ σε κάθε σπιράλ, ελέγχοντας συγχρόνως για τα λιγότερα στάσιμα κύματα (SWR).

Παρατηρήστε το πολύ μικρό εύρος:

Για να κερδίσουμε περισσότερο εύρος, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε χονδρότερο σύρμα, αυξάνοντας ταυτόχρονα την απόσταση, μεταξύ του κάθε σύρματος στο διπλάσιο.

Εάν προτιμήσετε την κατασκευή με διαιρούμενα σετ σπιράλ (Σχήμα 3α)

και μετακινώντας μέσα-έξω τα δύο άκρα, θα πετύχετε ευκολότερο συντονισμό, σε συνδυασμό με την μετακίνηση των κλίπ.

Σε ύψος πέραν των δυόμισι μέτρων και σε οριζόντια τοποθέτηση, θα πετύχουμε καλύτερα αποτελέσματα.

Ενώ σε κάθετη τοποθέτηση, από το ένα μέτρο και άνω.

Αναλόγως του ύψους λοιπόν, επηρεάζονται και τα στάσιμα κύματα.

Ας υποθέσουμε, ότι θέλουμε π.χ. κεντρική συχνότητα τους 7.100Mhz και ύψος τοποθέτησης τα έξι μέτρα, με αρχικό ύψος συντονισμού τα δυόμισι μέτρα.

Επιλέγουμε τους 7.190Mhz, με όσο το δυνατόν λιγότερα στάσιμα (SWR), ώστε στην τελική τοποθέτηση, στα έξι μέτρα να έχουμε ως κεντρική συχνότητα τους 7.100Mhz που θέλαμε αρχικά, με τα λιγότερα πάντα, στάσιμα κύματα.

Εάν τελικά αποφασίσετε μόνιμη τοποθέτηση, αφαιρέστε τα κροκοδειλάκια και κολλήστε με το κολλητήρι, απευθείας τα καλώδια τροφοδοσίας επάνω στα σπιράλ. Μην ξεχάσετε πριν την αφαίρεσή τους να έχετε σημαδέψει, το κάθε σημείο τους, επάνω στο σύρμα.

Με μόνο την επιθυμητή συχνότητα για εκπομπή και με τα λιγότερα στάσιμα, δεν θα χρειαστείτε συντονιστή κεραιών (Antenna Tuner).

Με τον αρχικό τύπο υπολογισμού, μπορούμε να την κατασκευάσουμε και

για τα 80Μ ή σε όποια άλλη συχνότητα επιθυμούμε, με τα ίδια ακριβώς προηγούμενα βήματα. Η μόνη διαφορά θα είναι στα μήκη των PVC σωλήνων.

Καλό θα είναι να τοποθετήσετε και ένα μπάλαν (Bal-Un) 1:1, για ανεπιθύμητα RFΙ – TVI από την κάθοδο (feed line).

Ένα απλό μπάλαν (Air Core Bal-Un) 1:1, 50 Ohm, το οποίο κατασκεύασα (Εικόνα 4), από σχέδιο του συναδέλφου SM2YER και σας προτείνω. Από εμαγιέ σύρμα, πάχους 1.5mm, τυλιγμένο σε σωλήνα PVC Φ25mm.

Καλύπτει από 3 – 30 Mhz, με είσοδο ισχύος έως το 1 ΚW, ασύμμετρη (Unbalanced) (Σχήμα 5).

Ή, μπορούμε να φτιάξουμε ένα πολύ πιο εύκολο και ανέξοδο μπάλαν (Bal-un), 1:1 τυλίγοντάς 6.5 μέτρα σε μια πλαστική σωλήνα PVC διαμέτρου 125mm, από μέρος της καθόδου και θα καλύψουμε από 3.5 – 30Μhz.

Επίλογος

Η κεραία, μου χάρισε την 1^η θέση για την Ελλάδα στα 40Μ, στο CQ WPX Contest 2017.

Συνεχίζει να μου χαρίζει πολλά QSO, από τα 40Μ έως και τα 10Μ, με πάρα πολύ καλά ρεπόρτ-α· τόσο εντός όσο και εκτός Ευρώπης, με τη χρήση εξωτερικού συντονιστή κεραιών (Antenna Tuner).

Στα 80Μ έχει μειωμένη απόδοση, λόγω διαφορετικού υπολογισμού των σπιράλ.

Καλή επιτυχία στην κατασκευή, πάρτε όλα τα απαραίτητα μέτρα ασφαλείας,

πειραματιστείτε και πολλά πολλά DX!

Πηγή: KA6KBC, N6PET,  SM2YER

Πολλά 73

de SV1QFU

Βαγγέλης