Πάχος του καλωδίου της κεραίας
Το άρθρο αυτό εκφράζει απόψεις του Blogger SV1AHH που αποκομίστηκαν με μελέτη και δοκιμές για πάνω από 45 χρόνια στον Hobby. Είναι τοις πάσι γνωστόν ότι οι κεραίες των σταθμών μας λειτουργούν τόσο καλύτερα όσο πιο υψηλό είναι το ηλεκτρικό ρεύμα που κυκλοφορεί σε αυτές. Χωρίς να θέλουμε να μπούμε βαθύτερα στη φυσική και μάλιστα στη «σύζευξη των ηλεκτρονίων στο χώρο»{1} από έναν αγωγό, αποδεχόμαστε απλά την κοινώς παραδεχτή αλήθεια ότι όσο πιο παχύ είναι ένα «σύρμα» τόσο πιο αποτελεσματικά θα ακτινοβολεί στην ίδια συχνότητα από ένα λεπτότερο.
Τα πολύκλωνα καλώδια ακτινοβολούν πολύ καλύτερα από τα μονόκλωνα (συμπαγή) καλώδια.
Αυτό συμβαίνει επειδή οι εναλλασσόμενες ηλεκτρικές τάσεις (AC) μεταφέρονται στην επιφάνεια του καλωδίου λόγω του γνωστού σε εμάς επιδερμικού φαινομένου. Το πολύκλωνο καλώδιο παρουσιάζει κατά πολύ μεγαλύτερη επιφάνεια για δράση του επιδερμικού φαινομένου σε σχέση με το μονόκλωνο και επομένως ακτινοβολεί πιο αποτελεσματικά. Αυτό όμως που ενδιαφέρει στο συντονισμό είναι κυρίως το μήκος του καλωδίου και όχι τόσο το πάχος αν και αυτό συμπεριλαμβάνεται στους υπολογισμούς μας με συντελεστές διόρθωσης.
Εάν θελήσουμε να σχεδιάσουμε και να αναπτύξουμε μια καλή κεραία μισού μήκους κύματος για εκπομπή στα βραχέα (HF), θα επιλέξουμε το μεγαλύτερο σε πάχος σύρμα που θα μπορούσαμε να χρησιμοποιήσουμε.
Αυτό γιατί σε μία ισχύ εκπομπής των 150 watts και άνω παρουσιάζεται διαφορά στην ακτινοβολία της τάξης των 3 dB μεταξύ της διαμέτρου ενός πολύκλωνου καλωδίου 1,5 mm και ενός 5 mm. Αυτό σημαίνει ότι μόνο η αλλαγή του πάχους του καλωδίου μπορεί να διπλασιάσει αποτελεσματικά την ακτινοβολούμενη ισχύ που προέρχεται από μια κεραία. Έχουμε αναφέρει ότι τα 3 db είναι διπλασιασμός ισχύος.
Αν θέλουμε να λάβουμε αποτέλεσμα υψηλότερης ισχύος, απλώς θα πρέπει να αυξήσουμε το πάχους του πολύκλωνου καλωδίου της κεραίας. Όσο παράδοξο και αν φαίνεται αυτό μπορούμε εύκολα ένα πομπό με ισχύ 150 watts να τον κάνουμε να εκπέμπει ισάξια με έναν 300 watts αυξάνοντας το πάχος του πολύκλωνου καλωδίου που χρησιμοποιούμε στην κεραία. Είναι απίστευτο το πόσο λίγοι ραδιοερασιτέχνες μπορούν να κατανοήσουν αυτό το απλό γεγονός. Ακόμη και τεχνικοί με πολλά χρόνια εμπειρίας στη ραδιοφωνία φαίνεται να μην το γνωρίζουν.
Αντίβαρα
Ένα άλλο ενδιαφέρον σημείο εκτός από το πάχος του καλωδίου είναι το μέγεθος και η θέση του αντίβαρου (counterpoise). Ως αντίβαρο θεωρείται ο ηλεκτρικός "καθρέφτης" της κεραίας. Στην περίπτωση ενός απλού διπόλου με τροφοδοσία RF στο κέντρο, το αντίβαρο είναι το "κρύο" άκρο του διπόλου το αρνητικό που συνηθίζουμε να λέμε στην Ελλάδα και που είναι συνδεδεμένο στο «μπλεντάζ» της καθόδου. Σε μία κάθετη κεραία (vertical) ο καθρέπτης είναι τα radials δηλαδή ένα τεχνητό έδαφος ή ίσως το μεταλλικό αμάξωμα ενός οχήματος που οποίο λειτουργεί ως «καθρέφτης». Το βασικό πράγμα που πρέπει να θυμόμαστε σχετικά με τα αντίβαρα είναι ότι πρέπει να είναι μεγαλύτερου πάχους από το θετικό του διπόλου έτσι η διάταξη ακτινοβολεί πιο αποτελεσματικά. Παρατηρούμε ότι στις Verical του εμπορίου δεν ισχύει αυτό.
Τσιμπήματα από RF
Εάν παρατηρήσουμε κατά την εκπομπή στα βραχέα (HF) ότι υπάρχει «τσίμπημα» στο δάκτυλο μας αγγίζοντας τα μεταλλικά μέρη του ασυρμάτου ή το μπλεντάζ της καθόδου, τότε πρέπει να γνωρίζουμε ότι η RF που επιστρέφει στο Shack είναι αυτή που προκαλεί αυτά τα "τσιμπήματα" όταν το χέρι μας αγγίζει τον εξοπλισμό ή τα χείλη μας αγγίζουν ένα μεταλλικό μικρόφωνο, πιθανόν να έχουμε μια κατάσταση όπου η κεραία είναι ηλεκτρικά "μεγαλύτερη" από το αντίβαρο (radial) και έτσι το αντίβαρο ακτινοβολεί και επιστρέφει η RF στο Shack.
Ύψος τοποθέτησης της κεραίας
Το ύψος μιας κεραίας πάνω από το έδαφος ή από το αντίβαρο ποικίλλει ανάλογα με το είδος κεραίας που χρησιμοποιείται, επειδή αυτό καθορίζει τη γωνία εκπομπής του ακτινοβολημένου σήματος. Αυτό δεν αποτελεί πρόβλημα με τις κάθετες κεραίες όσο με τις οριζόντια τοποθετημένες κεραίες.
Σε μια κάθετη κεραία, τα radials είναι παράλληλα με την επιφάνεια της γης. Πρέπει να καταλάβουμε ότι η μέγιστη ακτινοβολία από τις κάθετες αυτές κεραίες είναι διαμορφωμένη σαν ένα ντόνατ με ένα μολύβι να διέρχεται από το κέντρο το οποίο αναπαριστά την κεραία, τότε καταλαβαίνουμε ότι το τεχνητό έδαφος που δημιουργούν τα radials έχει μικρή επίδραση στη γωνία ακτινοβολίας του σήματος από την κεραία. Όταν όμως η κεραία αυξάνει σε μήκος και γίνεται πολλαπλάσιο του λ/4 τότε υπάρχει σχετική επίδραση στην γωνία ακτινοβολίας.
Όταν η εν λόγω κάθετη κεραία τοποθετηθεί σε οριζόντια θέση (μαζί με το ντόνατ και το μολύβι) τότε υποτίθεται ότι είναι ένα μονόπολο με αντίβαρα. Το ντόνατ γίνεται μισό πάνω από την επιφάνεια της γης. Η γωνία της ακτινοβολίας που οδεύει προς τον ορίζοντα, μειώνεται καθώς η οριζόντια αυτή υποτιθέμενη κεραία κινείται από το επίπεδο του εδάφους και προς τα επάνω. Η γωνία φτάνει στο ελάχιστο της και παραμένει σε αυτό όταν ανυψωθεί πάνω από το έδαφος κατά ένα πλήρες μήκος κύματος ή και περισσότερο.
Υπάρχουν όμως και κάποιοι άλλοι παράγοντες που επιδρούν στην απόδοση της ακτινοβολίας της κεραίας ένας από αυτούς είναι το ύψος τοποθέτησης αυτής. Σε χαμηλά επίπεδα, κοντά στο έδαφος θα εμφανίσει μία σύνθετη αντίσταση (συνήθως χαμηλότερη από την υψηλότερη θέσης ανύψωσης). Δηλαδή σε μια κεραία τύπου διπόλου μετακινούμενη θεωρητικά από το έδαφος και προς τα επάνω θα αυξηθεί η σύνθετη αντίσταση που παρουσιάζει. Θα έχει λίγο υψηλότερη αντίσταση (μερικά Ohms επιπλέον) αλλά θα είναι μεταξύ 50 και 72 Ohms για ένα μήκος κύματος πάνω από το έδαφος.
Πόλωση ραδιοκυμάτων
Τα ραδιοκύματα ως γνωστόν είναι πολωμένα. Αυτό σημαίνει ότι εάν δεχτούμε ένα κύμα (σήμα) που προέρχεται από μια κάθετη κεραία, θα είναι καλύτερα να λαμβάνεται επίσης από κάθετη κεραία, με την προϋπόθεση ότι οι κεραίες έχουν την ίδια απολαβή - κέρδος (gain). Αυτό σημαίνει ότι μία κεραία κάθετη ενός τετάρτου μήκος κύματος (λ/4) θα ακουστεί σε μεγαλύτερη απόσταση από μία παρόμοια κατακόρυφη κεραία σε σχέση με μία οριζόντια διπολική κεραία. Το ίδιο μπορούμε να αναφέρουμε ότι θα συμβεί μεταξύ ίδιων διπόλων σε οριζόντια διάταξη. Όμως η περιοδική κεραία (log periodic beam), θα λαμβάνει το σήμα πολύ καλύτερα από ότι αμφότερες (κάθετη ή οριζόντιο δίπολο). Η απολαβή της κεραίας είναι η καλύτερη επένδυση που μπορούμε να κάνουμε επειδή λειτουργεί για εμάς τόσο κατά την εκπομπή όσο και κατά τη λήψη.
Δύο ακόμη σχόλια σχετικά με την πόλωση του εκπεμπόμενου σήματος: Οι περισσότεροι από τους θορύβους που ακούμε κατά τη λήψη είναι κάθετα πολωμένοι, έτσι μία οριζόντια πολωμένη κεραία θα είναι σίγουρα πιο ήσυχη. Υπάρχουν κεραίες κυκλικής πόλωσης, όπως οι μεγάλες κεραίες τύπου βρόγχου δέλτα (Delat loop) σε χαμηλές συχνότητες και οι quad loops για τις υψηλότερες συχνότητες των βραχέων που είναι ακόμη πιο ήσυχης λειτουργίας.
