Jednoduchý stackmatch pro dvě KV antény / Simple two HF antennas stackmatch

V naší kontestové stanici OK5Z jsme potřebovali řešit sdružování dvou KV antén do soustavy neboli stacku. Princip a důvody stackování jsou známé a nebudu je zde znovu podrobně opisovat. Technické provedení je pak poměrně jednoduché. Dvě antény (nejlépe identické) se propojí stejně dlouhým identickým koaxiálním kabelem do jednoho bodu. V případě, že je impedance antén 50Ohm je výsledná impedance v bodě spojení 25 Ohm a obě antény jsou pak přes stejně dlouhé kabely napájeny signálem se stejnou fází (tzv. Both-In-Phase) neboli BIP zapojení. Napájí-li se jedna z antén s fázovým posunem 180°, což lze realizovat invertorem fáze pomocí koaxiálního kabelu lambda/2 nebo za pomocí toroidu jedná se o zapojení s opačnou fází (tzv. Both-Out of-Phase) neboli BOP zapojení. BOP zapojení modifikuje vyzařovací charakteristiku soustavy tak, že dochází ke zvýšení vyzařovacích úhlů jednotlivých laloků vyzařovací charakteristiky soustavy. Tuto vlastnost nepožadujeme, protože naše stacky jsou určeny zejména pro spojení s DX stanicemi, jejichž signál přichází pod nízkým úhlem. Proto se funkce mého stackmatche redukuje pouze na možnost provozu do horní, dolní a obou antén.

Pro provoz do horní nebo dolní antény se jednotka chová jako přepínač 1:2 s nízkým průchozím útlumem. V případě zapnutí obout antén společně, pak jednotka plní funkci sdružovače a transformátoru impedance z 25 Ohm na 50 Ohm.

Velmi často se tato transformace řeší za pomocí širokopásmových toridních transformátorů 1:2, respektive 1:2.25 protože přesný poměr 1:2 nelze lehce realizovat. Jádro musí být dostatečně dimenzované aby vydrželo kontestový provoz a zejména na RTTY pak dostává pořádně zabrat. Takové jádro není levné, ani jednoduše dostupné. Nehledě na to, že stejně nelze dosáhnout přesného přizpůsobení již z výše uvedeného důvodu. Stackmatch je sice širokopásmový, pracuje třeba od 160m do 10m, ale kdo využije takový rozsah? Pokud mám například dvě monoband antény na 20m ve stacku, tak rozhodně nepotřebuji stackmatch od 160m do 10m. Samořejmě jiná je situace u stackování například tribanderů 20/15/10m. Tam se samozřejmě bez širokopásmového stackmatche neobejdete a moje řešení není pro Vás vhodné.

Transformace impedance 25 Ohm na 50 Ohm bez toroidního transformátoru je velice jednoduchá věc. Stačí na to obyčejný L-článek. Čili kus drátu na cívku a keramický kondenzátor na vyšší napětí. To je vše.

Hodnoty součástek si lehce spočítáte zde, nebo je máte níž uvedeny tabulce.

Stackmatch lze naladit i na stole za pomocí PSV metru, transcieveru a dvou kvalitních 50 Ohm zátěží. Ladí se samozřejmě na co nejnižší PSV v rozsahu požadovaných pracovních kmitočtů.

Takto provedený stackmatch má dvě další výhody, oproti často používanému řešení s toroidy. L-článek funguje zároveň dolní propust, čili filtr. Případná druhá harmonická vysílaného signálu je L-článkem potlačena řádově o cca 7 dB na každém výstupním portu (viz. měření). Další výhodou je, že v případě, že impedance sloučených antén není optimální tzn. není 25 Ohm +-0j a výstupní PSV se nám nelíbí, lze změnou hodnot L-článku transformovat sloučenou impedanci na impedanci napáječe a vysílače. Toto není v případě širokopásmového stackmatche možné.

Stackmatch je realizován na plošném spoji. Použitá relátka jsou ověřená z jiných konstrukcí jako spolehlivá a patřičně výkonově zatížitelná. Celý stackmatch je zabudován do hliníkové krabice Gainta , BS39F, kterou lze zakoupit ve firmě TME. PCB pro případné zájemce mám k dispozici.

Konektory jsou přitaženy k víků pomocí distančních sloupků M3x5mm

Hotový a naladěný stackmatch na 14MHz

V krabici s krytím IP66.

Přenosová charakteristika OUT to ANT1 nebo ANT2. Průchozí útlum (ztráty) v přepínači jsou pouze -0.02dB až do 30MHz. To je zcela zanedbatelná hodnota na úrovni přesnosti mého měření.

Přenosová charakteristika OUT to ANT1. Zapojen L-článek, výstup ANT2 zatížen zátěží 50 Ohm.
-3dB je polovina budícího výkonu a vlastní ztráty v obvodech jsou na úrovni -0.06 dB!!!