Julian Jarzombek SP3PL
Ciechocińska 75
60-473 Poznań
tele-fax (61)822 19 26
e-mail: sp3pl@hawod.com.pl

Antena
'Multibander 6-PL' (delta 2 el)

W listopadzie 2002 roku minęło mi 50 lat pracy jako SP3PL. Na ostatnim Zjeździe SPDXC będąc w miejscowości Pieczyska wielu uczestników Zjazdu pragnęło uzyskać informacje dotyczące anteny, którą używam, gdyż zaobserwowali z nasłuchu, że moja stacja łatwo dowołuje się do odległych stacji DX-owych. Zanim w szczegółach opisze moje doświadczenie pragnę podkreślić, iż wiele lat pracy na mojej radiostacji w zmiennych porach roku i wielu cyklach słonecznych oraz praca zawodowa (pole antenowe o powierzchni 4 ha) pozwoliły mi wypróbować różne systemy antenowe.

Wspomnę skrótowo początek moich przygód z antenami. Pierwszy mój nadajnik był to prosty oscylator "większej mocy" na lampie triodowej, który działał poprawnie, zwój absorpcyjny z żaróweczką wykazywał generowaną "moc" wysokiej częstotliwości, ale pomimo załączenia drutu stanowiącego antenę to zasięg był niewielki (odległość dwóch domów ca.200m) a sygnał z trudem znalazłem w odbiorniku radiofonicznym w sąsiednim domu. W ów czas mając dopiero 13 lat zupełnie nie zdawałem sobie sprawy, że jest to mój pierwszy krok do krótkofalarstwa i że jeszcze przez długie lata będę się zmagał z problemami antenowymi. W latach 1947/48 po drugiej wojnie światowej trudno było o książki techniczne, a dotyczące radia i krótkofalarstwa były wprost nieosiągalne. Wytrwale szukając w księgarniach-antykwariatach, wpadł mi w ręce "gruby" z 1928 r. rocznik miesięcznika dla radiosłuchaczy - radioamatorów wydawanego w Wiedniu (OE) tytułu dokładnie sobie już nie przypominam. W tym roczniku znalazłem (w języku niemieckim) pierwszą publikację - odkrycie austriackiego krótkofalowca Dr. Józefa Fuchsa na temat anteny nadawczej pracującej na częstotliwościach harmonicznych zasilanej napięciowo poprzez obwód pośredni (antenowy), a dotyczącą patentu z 1927 - "Fuchskreis" Zrozumiałe, że wszystko co z tej publikacji pojąłem zostało przeze mnie wypróbowane i zastosowane do w/w nadajnika. W rezultacie mój nadajnik słyszany był w całym Poznaniu. Odwiedzałem wszystkich naszych krewnych i znajomych by dorwać się do radiofonicznego odbiornika i sprawdzić czy poniżej radiofonicznych stacji na 49 mtr słychać moje dzieło. Z perspektywy czasu stwierdzam, iż była to moja pierwsza lekcja i zajęcia praktyczne w temacie anten, nauczyłem się pierwszych pomiarów anteny i chyba poprawnego zrozumienia fizycznych właściwości anteny. W późniejszych latach, gdy na spotkaniu krótkofalowców kol, Tadeusz Wysocki SP1JF-SP3AN ojciec Wiesława SP2DX prowadząc w ZO PZK prelekcje na temat anten demonstrował m.in. linie Lechera (feeder) przedstawiając nam bardzo atrakcyjnie rozkład prądów i napięć użył neonówki i żarówki to ten pokaz wprawił wielu słuchaczy w zachwyt. Po prelekcji uczestnicy spotkania zadawali mnóstwo pytań, a dla mnie wszystko było oczywiste (miałem 14/15lat). Celowo wracam do dosyć odległych czasów, aby czytelnikom uzmysłowić, iż w dzisiejszych czasach temat anten jest bogato opracowany w wielu publikacjach i warto ten temat dobrze opanować. Bez dobrze ugruntowanej wiedzy o antenie trudno wybrać odpowiedni typ anteny (do warunków lokalnych) czy ocenić jej funkcjonowanie oraz nie chybić przy zakupie. Spotykałem osoby nie zadowolone z zakupu drogiej anteny, jednak po dłuższej rozmowie dochodziłem do wniosku, że to właśnie brak wiedzy sprawił ten zawód. Radioamatorom udostępniono 9 pasm krótkofalowych i obecnie wiele firm produkuje urządzenia umożliwiając prace z jednego transceivera na wszystkich tych pasmach i coraz częściej można nabyć urządzenia pokrywające również pasma UKF. Z antenami sprawa nie jest tak prosta i często stosuje się różne kombinacje antenowe. Idealne rozwiązanie to stosowanie 9 oddzielnych anten dla każdego pasma jedna i to jest jeszcze nie wystarczające, gdyż rozpatrując charakterystykę promieniowania dipola półfalowego (zawieszonego poziomo) to dojdziemy do wniosku, że do łączności na bliskie odległości doskonale funkcjonuje zawieszony nisko nad ziemią, a do łączności na duże odległości (międzykontynentalne) zawieszony możliwie wysoko. Okazuje się więc nie dziewięć, a osiemnaście anten jest potrzebnych. Tylko nieliczni krótkofalowcy na świecie mogą sobie pozwolić na taki komfort antenowy, gdyż wymaga to dużych nakładów finansowych i odpowiednio duży areał gruntu, ale służby profesjonalne najczęściej stosowały takie rozwiązania (zawodowo pracowałem na obiekcie łączności radiowej gdzie pole antenowe wynosiło tylko 4 ha). Krótkofalowcy mieszkający w miastach i inni posiadający niewielkie ogródki przydomowe stali się prekursorami budowy anten wielopasmowych. Przypomnę stare porzekadło potrzeba to matką postępu i wynalazków. Wcześniej wspomniany już Dr Józef Fuchs (OE1??), Loren Windom W8GZ, Louis Varney G5RV, to znani nam nadawcy, którzy opracowali dobre nieskomplikowane anteny wielopasmowe, które stosowane są po dzisiejsze czasy. Powstało wiele kombinacji anten drutowych i w dalszym ciągu poddawane są różnym modyfikacjom, a to dlatego, że antena wielopasmowa jest kompromisem nie przez każdego nadawcę w pełni akceptowanym. Zasadniczo anteny krótkofalowe podzielono na trzy grupy. I-a dla wyższych pasm tj.28 MHz do 14 MHz. II-a od 10 MHz do 3,5 MHz III-a jako prawie fale średnie 1,8 MHZ (160 metrów) antena traktowana jest specjalnie, gdyż wymaga szczególnych warunków i formy budowy. Radioamatorzy w znakomitej większości stosują małe moce nadajników, a produkowane obecnie transceivery najczęściej posiadają nadajniki o mocy około 100 wat. Tak więc pragnąc przeprowadzać łączności międzykontynentalne z użyciem nadajników nie dużej mocy pomyślano o skupieniu i ukierunkowaniu wypromieniowanej energii. Japończyk UdoYagi opracował i opublikował prawie doskonałe rozwiązanie dając podstawy do produkowanych obecnie wielu wersji anten kierunkowych. Popularne wieloelementowe Yagi doczekały się doskonalszych rozwiązań jak np. wielo elementowe Quady czy Delty. Z uwagi na nieduże rozmiary anteny kierunkowe z systemami obrotowymi znalazły szerokie zastosowanie w górnych pasmach i cieszą się dobrą opinią u wytrawnych DX-manów. Pragnę zauważyć, że podobnie jak ww. dipol antena kierunkowa typu Yagi wymaga odpowiedniej wysokości aby spełniała należycie swoje zadanie, podkreślić wypada, iż nisko nad dachem czy ziemią montowana traci swoje walory. Aby zmniejszyć m.in. wpływ ziemi powstała z modyfikacji dipola pętlowego antena typu Quad w różnych wersjach i chętnie przez krótkofalowców budowana. Wielopasmowa dwu elementowa antena typu Quad stanowi jednak monstrualną konstrukcje i jest stosunkowo najmniej odporną mechanicznie anteną (szczególnie przy oblodzeniu czy silnych wiatrach). W roku 1969 Amerykanin K8NV Harry Habig wykonał i zbadał antenę w układzie dwóch anten pionowych(rurki) rozwartych względem siebie po około 40 stopni od pionu, a połączonych w górnej części drutem tak powstała antena, popularna dziś pionowa delta. Okazało się, że na ten system antenowy wpływ ziemi jest jeszcze mniejszy. Podobnie jak wielo elementowe anteny typu Quad również anteny typu Delta montowane są na jednym Boom-ie (rurze nośnej) przy czym oddzielny element dla każdego pasma sprawia, iż Boom w miarę większej ilości pasm staje się dłuższy i cięższy. Dużą popularność wśród polskich nadawców znalazła antena typu Delta dla trzech górnych pasm w wersji - wykonaniu Waldka SP7GXP. Nowa wersja dla 5-ciu pasm jest już znacznie cięższa i z długim Boom-em co może utrudniać montaż na małym dachu. Pragnąc udostępnić tą antenę również zagranicznym krótkofalowcom wystawiłem w roku 1999 na Międzynarodowych Targach Poznańskich na moim stoisku f-my "TORCOM-PL" jeden egzemplarz, który później zainstalowałem w pobliżu mojego QTH (400 m) u kol. Zenka SQ3GNA. W sąsiedztwie ca. 300 m od mojego domu posiada również ten typ anteny kol. Grzegorz SP3LAU okoliczności te umożliwiły mi przeprowadzenie szeregu pomiarów i porównań. Wcześniej wspomniałem, iż najczęściej wielopasmowa antena jest rozwiązaniem kompromisowym, dobrze gdy spełnia oczekiwania konstruktora a wymagania bywają różne. Doszedłem do wniosku, że należy mi wrócić i kontynuować rozpoczęte prace przy budowie wielo pasmowej anteny typu Delta 2 elementowej zajmującej promień obrotu 1,30 m co umożliwi montaż-instalacje na ograniczonej powierzchni dachu względnie nie wysokim maszcie (4-6 m). Anteny sprawnej elektrycznie, szerokopasmowej działającej min. na 5-ciu górnych pasmach z uwzględnieniem dobrego dopasowania oraz z niskim kątem promieniowania. W okresie dwóch lat moja konstrukcja poddawana była różnym wersjom i wytrwałym próbom gdyż trudno pogodzić się z tandetą. Podczas prób punktem odniesienia były dla mnie raporty w trakcie łączności międzykontynentalnych (porównanie) do znanych mi markowych anten używanych przez nieodległych nadawców polskich. Na zakończenie będę chciał przytoczyć wypis z mojego logu z uwagami dotyczącymi moich prób i ich rezultatami. Ponieważ trudno w warunkach radioamatorskich wykonać dokładne pomiary dużej anteny, to posłużyłem się modelami anteny na 350 MHz co pozwoliło mi potwierdzić sobie, iż moja koncepcja jest właściwa.

W roku 1987 na Zjeździe SPDXC w Bocheńcu k/Kielc kilku kolegom opowiadałem wizje mojej przyszłej anteny na bazie nabytego doświadczenia z używanymi przeze mnie do tej pory antenami m.in typu leżące H, która mnie najbardziej zainspirowała bowiem był długi okres w którym bez problemowo zaliczałem DX co po zmianie miejsca zamieszkania nie miało już miejsca, a na powtórne zainstalowanie wypróbowanej anteny typu leżące H nie miałem warunków. Przypominałem sobie również moje zaskoczenie na 145 MHz próby nasłuchów pierwszych sygnałów nadawanych przez satelity. Używałem w ów czas antenę SM7DVH co skutkowało, że sygnały beaconu satelity słyszałem głośno ale krótko gdy był nisko nad horyzontem, a w zenicie sygnały jego były ledwo słyszalne. Przy pięknej pogodzie postanowiłem w miejsce uprawiania naszego ogrodu zająć się od dawna nurtującym mnie problemem tj. wykonać kilka doświadczeń z modelem mojej przyszłej anteny. Zmieniając sposób i miejsce zasilania modelu anteny 2 el. Delty na 350 MHz spostrzegłem dużą różnicę w pionowej charakterystyce promieniowania badanej modelowej anteny. To był dopiero początek drogi, bowiem model anteny był na jedną częstotliwość, a moje pragnienie dosyć wygórowane jednak co do kierunku wątpliwości już nie miałem. Antena typu V-Delta zasilana od góry ma bardzo niski kąt promieniowania. Trudno było mi przewidzieć wpływu górnej poziomej części anteny na dwa pochylone vertikale (rurki) przy zmianie częstotliwości (pasm). Wielo miesięczne zmagania stosując różne wymiary "pętli" i sposoby sprzężenia anteny z nadajnikiem dało w końcu oczekiwany rezultat. Oczywiste, że miałem momenty zwątpienia czy w ogóle moja koncepcja jest marzeniem czy możliwa do zrealizowania, gdyż w czasie prób bywało, że gdy na jednym paśmie antena funkcjonowała doskonale to na innych była mierna, ale nie oceniony antena analizer umożliwiał w miarę nie złą orientacje i sugerował do dalszego wysiłku i rozpoczęcia "zabawy" od nowa. Wypada mi wspomnieć i w tym miejscu podziękować mojej małżonce Basi SP3OEH za zgodę na wycięcie dorodnego drzewa moreli w samym środku ogrodu do którego pozostałości dowiązałem "maszt" rurę 2,5 metrowej wysokości. W ten sposób znalazłem miejsce do "trenowania" przyszłej anteny. Do tej "wysokości" miałem ułatwiony dostęp do elementów próbowanej anteny i godzinami stałem na "grzędzie" eksperymentując z elementami, które pozwoliły na poprawne dopasowanie kabla współosiowego do impedancji anteny. Znalazłem dwa możliwe rozwiązania. Pierwsze dla anteny pracującej w całym zakresie fal krótkich należy wykonać pomiar impedancji anteny na końcu feedera przy pomocy antena analizera a następnie wykonać na pierścieniowym rdzeniu ferytowym transformator typu Balun. Po nawinięciu wspomnianego transformatora należy jedno uzwojenie obciążyć rezystorem odpowiadającym wartością wcześniej zmierzonego feedera i wykonać pomiar antena analizerem , aby uzyskać najmniejszy WFS, należy zmieniać odpowiednio uzwojenia (ilości zwojów). Drugi sposób to transformacja drogą znanego układu "multitank" z dobranymi elementami L i C. Powyższe odnosi się do vibratora -anteny, a dalszej pracy wymaga także doprowadzenie do rezonansu reflektora-anteny na częstotliwościach o 5 % niższych od częstotliwości przewidywanego pasma pracy. Do regulacji reflektora niezbędny jest znany przyrząd, stabilny GDO z cyfrowym odczytem mierzonej częstotliwości. Spędziłem ponad dwa lata przy realizacji koncepcji nie dużej i mechanicznie wytrzymałej wielopasmowej anteny przy pomocy, której łatwiej pracować-nawiązywać łączności na duże odległości(międzykontynentalne) i teraz mogę stwierdzić, że to mi się naprawdę udało. Pod koniec 2000 roku uczestniczyłem w zawodach ogólnoświatowych CQWWDXC w części SSB gdy antena była jeszcze na stanowisku próbnym na wysokości 2,5 metra i w trakcie zawodów nie miałem najmniejszych trudności w dowołaniu się do odległych stacji. W drugiej części CQWWDXC CW (telegrafia) antena została wwindowana na maszt wysokości 25 metrów i nie zauważyłem jakieś dużej różnicy może nieco mniejszy poziom szumu - zakłóceń. Kilku kolegów sugerowało się tym, że moja antena jest tak wysoko usytuowana to dlatego właśnie działa tak dobrze. Wykonałem dla kolegi Zbyszka SP3BAY antenę która jest zainstalowana na wysokości 7,5 metra i przeprowadzaliśmy wielokrotnie na różnych pasmach łączności międzykontynentalne a nasze sygnały były odbierane na jednakowym poziomie otrzymywaliśmy takie same raporty. Nasze anteny pracują skutecznie na 6-ciu pasmach to jest od 28 MHz do 10 MHz oczywiście dla pasma 30 metrowego pętla anteny jest mała ale użytkowo jest porównywalna do dobrego dipola z niskim kątem promieniowania. Bez najmniejszych trudności zaliczałem w pasmie 10 MHz DX-pedycje w dużym pileup-e takie jak D68C, 3G0Y, XR0X, VP8THU, 3B6RF 9M0C i inne. Poprzez "skrzynkę antenową " AT istnieje możliwość pracy na każdej częstotliwości i tak kolega Zbyszko SP3BAY, z uwagi na brak możliwości zainstalowania anteny drutowej dla dolnych pasm, używa jak twierdzi z dużym powodzeniem wyżej opisaną antenę także w paśmie 7 i 3,5 MHz. Czekam dnia kiedy pokaże mi kartę QSL za QSO na 160 metrach. Kolega Grzegorz SP3LAU przybył do mnie ze swoim pięknym transceiverem QRP typu FT-817 i w paśmie 28 MHz zaliczył 100% QSO z DX-ową stacją KG2IS, ponadto był zaskoczony, iż antena doskonale odbiera stacje pracujące w paśmie 80 metrowym.

Reasumując moją prace przy konstrukcji - budowie anteny Multibander 6-PL pragnę podziękować w szczególności mojej xyl Basi i małej córeczce Sarze za cierpliwość, wyrozumiałość i niejednokrotną pomoc. Wielu krótkofalowcom polskim i zagranicznym zawdzięczam możliwość przeprowadzania często żmudnych prób, a bez których nie sposób było dopracować antenę do tego stanu, by "stary wróbel DX man" był w pełni zadowolony skutecznością posiadanej anteny. Szczerze wyznam, że nie marzy mi się lepsza antena i dodam wygląda ładnie. Dziękuję kolegom za umożliwienie mi łączności porównawczych na wielu pasmach w szczególności SP3CCT, SP3BAY, SP3BTT, SQ3GNA, SP3LAU, SP3FON, SP3EPK, SP3XBV, SP3FYM, SP3FGR, SP3SLD, SP3IPB, SP1NY/mm, SP2BME/mm, CP4XB, PY5ZHP, KG2BU, KG2IS, KG2KJ, NJ6P, WQ7X, VK5CJC, DU1/SQ9BOP, ZL2DZ TNX TNX. Pragnę podziękować Tadeuszowi SP3IPB/mm, który pływając jachtem prawie miesiąc wśród pięknych wysp na morzu karaibskim w Indiach Zachodnich utrzymywał stałą łączność z polskimi krótkofalowcami, uwiecznił na taśmie video nie tylko przepiękne zakątki świata ale również przeprowadzane QSO. Z tego video-audio dokumentu wynika, że radiostacja SP3PL używająca wyżej opisanej anteny była słyszana najgłośniej. Komentarz Tadzia "słychać Ciebie jak PR w programie I-szym"(być może operatorzy naszych Big gun w tym czasie spali) Poniżej przedstawiam najważniejsze wymiary mojej anteny "Multibander 6-PL" wykresy, tabele i wcześniej wspomniane zestawienie Życzę dużo DX-owych łączności. VY 73 de SP3PL.

Rysunek 1. Najważniejsze wymiary anteny 'Multibander 6-PL'

Rysunek 2. Przykładowe charakterystyki promieniowania anteny

Rysunek 3. Wartości WFS dla poszczególnych pasm

W okresie dwóch lat przeprowadziłem 3500 łączności z których wynika, że moja antena "Multibander 6-PL" jest małą konstrukcją a skuteczną w działaniu. Analizując krótki wypis z mojego logu dostrzec można, że antena rzeczywiście posiada niski kąt promieniowania patrz QSO KG2KJ, NJ6P a SP3XBV i inne. Pragnę zauważyć, że wielokrotnie QSO na 14 MHz ze stacją KG2BU a SP3GVW i SP3FGR raporty były lepsze dla Zbyszka i Zenka jednak już w czasie QSO z CP4XB sygnał SP3PL był na tym samym poziomie. Ta próba jeszcze raz potwierdza, że moja antena doskonale sprzyja do zaliczania dalekich DX-owych stacji.. Reasumując moje dwuletnie próby uważam podobnie jak wielu moich korespondentów, iż "Multibander 6-PL" za udany kompromis małej anteny z której sygnały porównywalne są do znanych dużych dobrych anten kierunkowych. Przy okazji deklaruję gotowość do kontynuowania prób z zainteresowanymi stacjami.